有机二维材料及其制备方法、固体超润滑材料技术

技术编号：44869921 阅读：2 留言：0更新日期：2025-04-08 00:11

本申请公开了有机二维材料及其制备方法、固体超润滑材料。制备有机二维材料的方法包括：将卟啉单体、有机硼试剂、钯催化剂加入非极性有机溶剂中，以得到有机相溶液；将碱性物质加入水中，以得到水相溶液；将有机相溶液转移至水相溶液中，以构成两相系统；令两相系统的界面处进行偶联反应，以得到负载钯元素的有机二维材料；偶联反应的反应温度为‑2℃‑10℃。在低温条件下和钯催化剂和碱性物质的作用下，卟啉单体和有机硼试剂在有机相和水相构成的液‑液界面处进行偶联反应，以得到负载钯元素的有机二维材料，有机二维材料由多个卟啉单元组成，且各卟啉单元之间通过碳‑碳键相互连接，得到的有机二维材料具有纳米片结构、簇状结构、棒状结构中的至少一种。

全部详细技术资料下载

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及超润滑材料，具体地，涉及有机二维材料及其制备方法、固体超润滑材料。

技术介绍

1、随着工业技术的快速发展，机械工程领域中的摩擦和磨损问题日益严峻。摩擦不仅导致能源的大量浪费，还会缩短机械设备的使用寿命，增加其维护成本。据报道，全球每年因摩擦消耗的能量占化石燃料提供能量的四分之一以上；此外机械装备服役寿命较短，低端高耗能装备较多，加剧了资源的浪费。因此，开发新型的超滑材料以减少摩擦和磨损，对提高能源利用率具有重要意义。

2、需要说明的是，上述的陈述仅用于提供与本申请有关的
技术介绍
信息，而不必然地构成现有技术。

技术实现思路

1、在本申请的第一方面，本申请提供了一种制备有机二维材料的方法，包括：将卟啉单体、有机硼试剂、钯催化剂加入非极性有机溶剂中，以得到有机相溶液；将碱性物质加入水中，以得到水相溶液；将所述有机相溶液转移至所述水相溶液中，以构成两相系统；令所述两相系统的界面处进行偶联反应，以得到负载钯元素的有机二维材料；所述偶联反应的反应温度为-2℃-10℃。由此，在钯催化剂和碱性物质的作用下，卟啉单体和有机硼试剂在有机相和水相构成的液-液界面处进行偶联反应，偶联反应在低温条件下，以得到负载钯金属的有机二维材料。

2、在一些实施方式中，所述卟啉单体的结构式包括：中的任意一种；

3、其中，各r分别独立地包括-br、-i、-cl、中的任意一种；

4、a包括-br、-i、-cl中的任意一种；

5、m包括fe3+、co2+、ni2+、cu2+、zn2+中的任意一种。

6、在一些实施方式中，所述卟啉单体包括5,10,15,20-四-(4-碘苯基)卟啉、5,10,15,20-四-(4-氯苯基)卟啉、5,10,15,20-四-(4-氟苯基)卟啉、5,10,15,20-四-(4-溴苯基)卟啉、5,10,15,20-四-(4-甲基苯基)卟啉、5,10,15,20-四-(4-乙基苯基)卟啉、5,10,15,20-四-(4-异丙基苯基)卟啉、5,10,15,20-四-(4-碘苯基)卟啉-氯化铁(iii)、5,10,15,20-四-(4-碘苯基)卟啉-钴(ii)、5,10,15,20-四-(4-碘苯基)卟啉-镍(ii)、5,10,15,20-四-(4-碘苯基)卟啉-铜(ii)、5,10,15,20-四-(4-碘苯基)卟啉-锌(ii)中的至少一种。

7、在一些实施方式中，所述有机硼试剂包括1,4-苯二硼酸双(频哪醇)酯、1,4-苯二硼酸、1,4-苯二硼酸双(新戊二醇)酯、4,4'-联苯基二硼酸、4,4'-联苯基二硼酸二(频那醇酯)中的至少一种。

8、在一些实施方式中，所述钯催化剂包括双三苯基磷二氯化钯、四(三苯基膦)钯、双(乙腈)氯化钯(ii)、1,1’-双(二苯基膦)二茂铁二氯化钯(ii)、醋酸钯、三氟乙酸钯、二(乙酰丙酮)钯(ii)中的至少一种。

9、在一些实施方式中，所述碱性物质包括碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂、碳酸铯中的至少一种。

10、在一些实施方式中，所述非极性有机溶剂包括苯、四氯化碳、己烷、异辛烷、甲苯、二氯甲烷、环己烷、石油醚中的至少一种。

11、在一些实施方式中，所述有机硼试剂与所述卟啉单体的物质的量比为(1.5-2.5):1。

12、在一些实施方式中，所述有机相溶液中，所述卟啉单体的浓度为0.1mmol/l-1mmol/l。

13、在一些实施方式中，所述水相溶液中，所述碱性物质的浓度为1mmol/l-10mmol/l。

14、在一些实施方式中，所述非极性有机溶剂和所述水的体积比为1:(0.8-1.2)。

15、在一些实施方式中，所述钯催化剂与所述卟啉单体的物质的量比为(0.01-1):1。

16、在一些实施方式中，当所述偶联反应的反应温度为-2℃-5℃，所述钯催化剂与所述卟啉单体的物质的量比为(0.1-1):1时，所述有机二维材具有纳米片结构。

17、在一些实施方式中，当所述偶联反应的反应温度为-2℃-5℃，所述钯催化剂与所述卟啉单体的物质的量比为(0.01-0.1):1时，所述二维有机材料具有棒状结构。

18、在一些实施方式中，当所述偶联反应的反应温度为5-10℃，所述钯催化剂与所述卟啉单体的物质的量比为(0.1-1):1时，所述有机二维材料具有簇状结构。

19、本申请的第二方面，本申请提供了一种有机二维材料，由前述方法制备得到。由此，本申请的有机二维材料具有纳米片结构、棒状结构、簇状结构中的至少一种。

20、本申请的第三方面，本申请提供了一种固体超润滑材料，包括采用前述方法制备得到的有机二维材料，或前述的有机二维材料。由此，由本申请的固体超润滑材料组成的同质结摩擦副无需预磨合阶段可直接进入超润滑区间。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种制备有机二维材料的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述卟啉单体的结构式包括：中的任意一种；

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述卟啉单体包括5,10,15,20-四-(4-碘苯基)卟啉、5,10,15,20-四-(4-氯苯基)卟啉、5,10,15,20-四-(4-氟苯基)卟啉、5,10,15,20-四-(4-溴苯基)卟啉、5,10,15,20-四-(4-甲基苯基)卟啉、5,10,15,20-四-(4-乙基苯基)卟啉、5,10,15,20-四-(4-异丙基苯基)卟啉、5,10,15,20-四-(4-碘苯基)卟啉-氯化铁(III)、5,10,15,20-四-(4-碘苯基)卟啉-钴(II)、5,10,15,20-四-(4-碘苯基)卟啉-镍(II)、5,10,15,20-四-(4-碘苯基)卟啉-铜(II)、5,10,15,20-四-(4-碘苯基)卟啉-锌(II)中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有机硼试剂包括1,4-苯二硼酸双(频哪醇)酯、1,4-苯二硼酸、1,4-苯二硼

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碱性物质包括碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂、碳酸铯中的至少一种；和/或，

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有机硼试剂与所述卟啉单体的物质的量比为(1.5-2.5):1；和/或，

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当所述偶联反应的反应温度为-2℃-5℃时：

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当所述偶联反应的反应温度为5-10℃时，所述钯催化剂与所述卟啉单体的物质的量比为(0.1-1):1，所述有机二维材料具有簇状结构。

9.一种有机二维材料，其特征在于，由权利要求1-8任一项所述的方法制备得到。

10.一种固体超润滑材料，其特征在于，包括权利要求9所述的有机二维材料，或，采用权利要求1-8任一项所述的方法制备得到的有机二维材料。

...

【技术特征摘要】

1.一种制备有机二维材料的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述卟啉单体的结构式包括：中的任意一种；

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述卟啉单体包括5,10,15,20-四-(4-碘苯基)卟啉、5,10,15,20-四-(4-氯苯基)卟啉、5,10,15,20-四-(4-氟苯基)卟啉、5,10,15,20-四-(4-溴苯基)卟啉、5,10,15,20-四-(4-甲基苯基)卟啉、5,10,15,20-四-(4-乙基苯基)卟啉、5,10,15,20-四-(4-异丙基苯基)卟啉、5,10,15,20-四-(4-碘苯基)卟啉-氯化铁(iii)、5,10,15,20-四-(4-碘苯基)卟啉-钴(ii)、5,10,15,20-四-(4-碘苯基)卟啉-镍(ii)、5,10,15,20-四-(4-碘苯基)卟啉-铜(ii)、5,10,15,20-四-(4-碘苯基)卟啉-锌(ii)中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有机硼试剂包括1,4...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘磊，刘宇宏，李昱昕，杨章林，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人