一种二维金属-有机配位导电聚合物的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种二维金属‑有机配位导电聚合物的制备方法，首先将前体分子进行C‑C耦合形成聚芘链，然后将聚芘链捕捉Au原子，具体包括，室温下将前体分子沉积到Au(111)表面，得到带前体分子的Au基底；将得到的带前体分子的Au基底加热至480K后进行退火处理，得到退火Au基底；通过扫描隧道显微镜对得到的退火Au基底进行观测，在Au(111)表面上前体分子形成C‑C耦合，并通过羰基捕捉Au原子形成二维网格，得到二维金属‑有机聚合物。本发明专利技术的方法制备工艺简单可控，形成了二维的片状结构，有更多潜在的运用方向，形成了通过共价键和配位键形成的牢固网格，比简单的自组装结构物理化学性质更加稳定，原料在表面上反应率高，减少了反应物的浪费。

Preparation of a two-dimensional metal organic coordination conducting polymer

【技术实现步骤摘要】
一种二维金属-有机配位导电聚合物的制备方法
本专利技术属于新型材料制备方法领域，特别涉及一种二维金属-有机配位导电聚合物的制备方法。
技术介绍
由于表面辅助合成技术在纳米材料和纳米器件方面具有创建新的功能有机分子的潜力和精确构建有序强健的结构的前景，这种技术已经受到了广泛的关注。对这样的研究，扫描隧道显微镜(STM)已经被证明是一个优秀的观测分析工具，它能够实现在亚分子的分辨率下对实空间中反应物和产物的直接识别。近年来，一系列的表面分子间反应主要集中在产生明显不同的纳米结构，包括聚合链，多孔有机网络等。通过表面辅助化学反应进行的精确的“自下而上”合成为制备二维(2D)坚固的共价纳米结构提供了先进的方法，进一步引入具有自校正能力并具有更高稳定性的金属-有机配位相互作用，将是构建有序复杂共价网络的一个具有战略意义的先进补充。作为用于表面合成的一种广为人知的模型系统，C-X键(X＝Br或I)裂解之后的分子内C-C偶联已广泛用于促进线型聚合物纳米结构的合成，例如具有特定边缘和界限的石墨烯纳米带，以及一系列通过脱去卤素聚合形成的线型导电聚合物等。芘是一种多环芳烃，其聚合物在光伏电池和发光二极管中具有极大的应用前景。目前，其在表面上的性质得到了大量的研究，但限于通过分子间非共价键自组装的纳米结构，不能形成更稳定更大范围的2D网格结构，阻碍了芘聚合物在实际生产应用上的发展脚步。
技术实现思路
为了解决现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种二维金属-有机配位导电聚合物的制备方法，首先将前体分子进行C-C耦合形成聚芘链，然后将聚芘链捕捉Au原子，具体包括以下步骤：步骤1：室温下将前体分子沉积到Au(111)表面，得到带前体分子的Au基底；步骤2：将步骤1得到的带前体分子的Au基底加热至480K后进行退火处理，得到退火Au基底；通过扫描隧道显微镜对得到的退火Au基底进行观测，在Au(111)表面上前体分子形成C-C耦合，并通过羰基捕捉Au原子形成二维网格，得到二维金属-有机聚合物。进一步的：前体分子为含有C-X官能团的前体分子，其中，X为氟、氯、溴、碘、砹或钿中的一种。进一步的：前体分子还含有C＝O官能团，此官能团可通过与Au原子形成配位键从而捕捉Au原子。进一步的：前体分子为2，7-二溴芘-4，5，9，10-四酮或2，7-二碘芘-4，5，9，10-四酮。进一步的：步骤2具体操作过程为，在十分钟内将带前体分子的Au基底加热至480K，然后自然降温进行退火处理，使得前体分子在Au(111)表面有效形成C-C耦合并通过配位键捕捉Au原子。进一步的：步骤2加热过程具体操作步骤为，首先打开EBH-150电子束加热装置，以300mA为增值将灯丝电流从0A加至1.8A，然后打开EBH-150电子束加热装置的高压按钮，将高压按钮数值设置为1KV，以1mA为增值将发射电子电流从1mA升至2mA，将带前体分子的Au基底从300K加热到480K。有益效果：本专利技术的方法制备工艺简单可控，形成了二维的片状结构，相比一维的链状结构有更多潜在的运用方向，形成了通过共价键和配位键形成的牢固网格，比简单的自组装结构物理化学性质更加稳定，原料在表面上反应率高，减少了反应物的浪费。附图说明图1为本专利技术对比例1的前体分子沉积到Au(111)表面上后，将样品退火加热到480K温度之前的STM扫描图像，图2为本专利技术对比例1的前体分子沉积到Au(111)表面上后，将样品退火加热到480K温度之前的高分辨率下DBT分子的形貌，图3为本专利技术对比例1的前体分子沉积到Au(111)表面上后，将样品退火加热到480K温度之前的分子单体的球棍模型，图4为本专利技术对比例1的前体分子沉积到Au(111)表面上后，将样品退火加热到480K温度之后的STM扫描图像，图5为本专利技术对比例1的前体分子沉积到Au(111)表面上后，将样品退火加热到480K温度之后的高分辨率图像下STM扫描图像，图6为本专利技术对比例2的前体分子沉积到Au(111)表面上后，将样品退火加热到480K温度之前的STM扫描图像，图7为本专利技术对比例2的前体分子沉积到Au(111)表面上后，将样品退火加热到480K温度之前的高分辨率下DBT分子的形貌，图8为本专利技术对比例2的前体分子沉积到Au(111)表面上后，将样品退火加热到480K温度之前的分子单体的球棍模型，图9为本专利技术对比例2的前体分子沉积到Au(111)表面上后，将样品退火加热到480K温度之后的STM扫描图像，图10为本专利技术对比例2的前体分子沉积到Au(111)表面上后，将样品退火加热到480K温度之后的高分辨率图像下STM扫描图像，图11为本专利技术实施例1的前体分子沉积到Au(111)表面上后，将样品退火加热到480K温度之前的STM扫描图像，图12为本专利技术实施例1的前体分子沉积到Au(111)表面上后，将样品退火加热到480K温度之前的高分辨率下DBT分子的形貌，图13为本专利技术实施例1的前体分子沉积到Au(111)表面上后，将样品退火加热到480K温度之前的分子单体的球棍模型，图14为本专利技术实施例1的前体分子沉积到Au(111)表面上后，将样品退火加热到480K温度之后的STM扫描图像，图15为本专利技术实施例1的前体分子沉积到Au(111)表面上后，将样品退火加热到480K温度之后的高分辨率图像下STM扫描图像，图16为本专利技术实施例1的前体分子沉积到Au(111)表面上后，将样品退火加热到480K温度之后的高分辨率图像下STM扫描图像。具体实施方式下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。本专利技术二维金属-有机配位导电聚合物的制备方法，首先将前体分子进行C-C耦合形成聚芘链，然后将聚芘链捕捉Au原子，具体包括以下步骤：步骤1：室温下将前体分子沉积到Au(111)表面，得到带前体分子的Au基底；前体分子为含有C-X官能团的前体分子，其中，X为氟、氯、溴、碘、砹或钿中的一种，并且前体分子还含有C＝O官能团，此官能团可通过与Au原子形成配位键从而捕捉Au原子，前体分子具体为2，7-二溴芘-4，5，9，10-四酮或2，7-二碘芘-4，5，9，10-四酮；前体分子化学结构示意图如下：步骤2：首先打开EBH-150电子束加热装置，以300mA为增值将灯丝电流从0A加至1.8A，然后打开高压按钮，数值调为1KV，以1mA为增值将发射电子电流从1mA升至2mA，十分钟内将带前体分子的Au基底从300K加热到480K，然后自然降温进行退火处理，使得前体分子在Au(111)表面有效形成C-C耦合并通过配位键捕捉Au原子，得到退火Au基底；通过扫描隧道显微镜对得到的退火Au基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二维金属-有机配位导电聚合物的制备方法，其特征在于：首先将前体分子进行C-C耦合形成聚芘链，然后将聚芘链捕捉Au原子，具体包括以下步骤：/n步骤1：室温下将前体分子沉积到Au(111)表面，得到带前体分子的Au基底；/n步骤2：将步骤1得到的带前体分子的Au基底加热至480K后进行退火处理，得到退火Au基底；通过扫描隧道显微镜对得到的退火Au基底进行观测，在Au(111)表面上前体分子形成C-C耦合，并通过羰基捕捉Au原子形成二维网格，得到二维金属-有机聚合物。/n

【技术特征摘要】
1.一种二维金属-有机配位导电聚合物的制备方法，其特征在于：首先将前体分子进行C-C耦合形成聚芘链，然后将聚芘链捕捉Au原子，具体包括以下步骤：
步骤1：室温下将前体分子沉积到Au(111)表面，得到带前体分子的Au基底；
步骤2：将步骤1得到的带前体分子的Au基底加热至480K后进行退火处理，得到退火Au基底；通过扫描隧道显微镜对得到的退火Au基底进行观测，在Au(111)表面上前体分子形成C-C耦合，并通过羰基捕捉Au原子形成二维网格，得到二维金属-有机聚合物。


2.根据权利要求1所述的二维金属-有机配位导电聚合物的制备方法，其特征在于：所述前体分子为含有C-X官能团的前体分子，其中，X为氟、氯、溴、碘、砹或钿中的一种。


3.根据权利要求2所述的二维金属-有机配位导电聚合物的制备方法，其特征在于：所述前体分子还含有C＝O官能团，此官能团可通过与Au原子形成配位键从而捕捉Au原子。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：万欣灵，刘新邦，孔惠慧，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32