專利名稱：芘四磺酸/紫晶類衍生物電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物的有機(jī)微/納米材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及芘四磺酸/紫晶類衍生物電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物的有機(jī)微/納米材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著近年來微/納米技術(shù)的飛速發(fā)展，以及有機(jī)材料在光電性質(zhì)、場效應(yīng)器件方面的優(yōu)異性能及其具所有獨(dú)特的電磁學(xué)特性，有機(jī)微/納米材料近年來吸引了化學(xué)、物理學(xué)、電子信息學(xué)等諸多領(lǐng)域廣大科學(xué)家越來越廣泛的重視，同時由于現(xiàn)代工業(yè)、民用領(lǐng)域材料的微/納米化趨勢愈加明顯，大量納米尺度的器件廣泛應(yīng)用于日常生活之中。因此，基于有機(jī)小分子自身的結(jié)構(gòu)特點，制備新型的有機(jī)功能型晶體材料，成為一項受到日益重視的工作。有機(jī)微/納米材料的設(shè)計及制備往往是基于單晶性良好的有機(jī)小分子，由其特定的電子結(jié)構(gòu)等因素，從而形成具有一定性能的晶體材料。這其中，特別是由雙組份有機(jī)分子所形成的微/納米材料中，很大一部分是基于電荷轉(zhuǎn)移作用，即采用有機(jī)給電子體和有機(jī)接受電子體，進(jìn)而形成電荷轉(zhuǎn)移晶體。在這方面，最為重要的工作是制備四硫富瓦烯(TTF)-四氰基對醌二甲烷(TCNQ)體系的有機(jī)微/納米材料，這兩種分子及其各自的衍生物大大擴(kuò)展了有機(jī)材料的范圍，并通過兩類分子在晶體中空間排布的變化，使得該電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物類的有機(jī)微/納米材料其性能上有著很大的區(qū)別。但除此之外，由其它種類的有機(jī)給電子體和有機(jī)接受電子體通過電荷轉(zhuǎn)移作用所形成的有機(jī)微/納米材料則較少見諸報道，并且沒有引起相關(guān)領(lǐng)域科學(xué)家和應(yīng)用上的廣泛關(guān)注。且傳統(tǒng)的電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物有機(jī)微/納米材料的制備過程較為復(fù)雜，給電子體和接受電子體的合成過程較為繁瑣，需要大量的有機(jī)溶劑，且產(chǎn)率較低，得到的有機(jī)小分子往往水溶性很差，結(jié)晶能力也隨著有機(jī)分子的結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜而下降，易形成非晶沉淀或多晶，導(dǎo)致材料的性能下降，不能應(yīng)用于現(xiàn)實生產(chǎn)之中。因此開發(fā)一種原料較易獲得，水溶性好，結(jié)晶能力強(qiáng)，晶體材料制備過程較為綠色的新型有機(jī)微/納米材料，是一項日益緊迫且有著十分重要現(xiàn)實意義的工作。且制備新型電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物的有機(jī)微/納米材料也將為有機(jī)材料在化學(xué)、物理、電子信息領(lǐng)域的發(fā)展，開拓一個十分具有應(yīng)用前景的新的方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于一種有機(jī)給電子體1，3，6，8-芘四磺酸四鈉鹽(1，3，6，8-Pyrenetetrasulfonic acid tetrasodium salt)和一類合成較為簡單的有機(jī)接受電子體紫晶類衍生物。利用兩類分子多電荷性的特征，及其所具有的較高的水溶性的特點，通過溶劑揮發(fā)或溶劑擴(kuò)散等簡單的制備方法，得到了一系列新型的芘四磺酸/紫晶類衍生物有機(jī)微/納米材料，其結(jié)構(gòu)為通過電荷轉(zhuǎn)移作用所形成的單晶形式。本發(fā)明所涉及的有機(jī)微/納米材料，其單晶以針狀或片狀或塊狀晶體的形式存在，其中針狀晶體的軸向長度在10納米-10000微米，徑向長度在5納米-1000微米，片狀或塊狀晶體的厚度在10納米-500微米，長度在100納米-1000微米。本發(fā)明所涉及的有機(jī)給電子體1，3，6，8_芘四磺酸四鈉鹽(1，3，6，8-Pyrenetetrasulfonic acid tetrasodium salt)是一種已經(jīng)商業(yè)化市售的化合物。本發(fā)明所涉及的有機(jī)接受電子體紫晶類衍生物，為4，4’ -聯(lián)吡啶雙季銨化鹽的衍生物，其二正離子化合物的相應(yīng)結(jié)構(gòu)有，
權(quán)利要求
1.本專利所合成的化合物為一種芘四磺酸/紫晶類衍生物電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物的有機(jī)微/納米材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的該有機(jī)微/納米材料，其特征在于由有機(jī)給電子體芘四磺酸四鈉鹽和有機(jī)接受電子體紫晶類衍生物通過電荷轉(zhuǎn)移作用得到。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述，本專利所述的紫晶類衍生物，其特征在于 1)4，4’-聯(lián)吡啶雙季銨化鹽二陽離子的衍生物，為下述化合物中的一種
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述，本專利所述的芘四磺酸/紫晶類衍生物電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物的有機(jī)微/納米材料，其制備方法可分為溶劑揮發(fā)和溶劑擴(kuò)散兩種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述，溶劑揮發(fā)制備方法包括如下步驟 1)將有機(jī)給電子體芘四磺酸四鈉鹽和有機(jī)接受電子體紫晶類衍生物溶于其良溶劑中，待其完全溶解之后，加入不良溶劑，但保持混合后溶液仍處于澄清的狀態(tài)。
2)將混合有有機(jī)給電子體芘四磺酸四鈉鹽和有機(jī)接受電子體紫晶類衍生物的溶液進(jìn)行恒溫陳化處理，在這一過程中，良溶劑應(yīng)處于緩慢揮發(fā)的過程，進(jìn)而得到有機(jī)微/納米材料的單晶。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法 1)所述的溶劑采用的為互溶的兩類溶劑，其中之一為上述有機(jī)給電子體芘四磺酸四鈉鹽和有機(jī)電子接受體紫晶類衍生物的良溶劑或數(shù)種良溶劑的混合溶劑，如水、甲醇、乙醇，其中以水為優(yōu)選，另一溶劑為上述有機(jī)給電子體芘四磺酸四鈉鹽和有機(jī)電子接受體紫晶類衍生物的不良溶劑，且所選溶劑的沸點應(yīng)接近或高于良溶劑，如N，N-二甲基甲酰胺，N,N- 二甲基乙酰胺，N, N- 二乙基甲酰胺，二甲基亞砜，乙腈，甲苯，其中以N，N- 二甲基甲酰胺為優(yōu)選。
2)所述的有機(jī)給電子體芘四磺酸四鈉鹽在所述良溶劑中的濃度為lX10_6mol/L至lXl(T2mol/L 之間，其中 lXl(T4mol/L 為優(yōu)選。
3)所述的有機(jī)接受電子體在所述良溶劑中的濃度為lX10_6mol/L至lX10_2mol/L之間，其中2X10_4mol/L為優(yōu)選。
4)所述的良溶劑與不良溶劑為任意體積比，其中以I: I為優(yōu)選。
5)所述的溶劑揮發(fā)過程所需溫度為任意，其中以50°C為優(yōu)選。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述，溶劑擴(kuò)散的制備方法，包括如下步驟 1)將有機(jī)給電子體芘四磺酸四鈉鹽溶于溶劑I中，待其完全溶解之后，緩慢加入緩沖溶液，使有機(jī)給電子體富集在溶劑I中，得到具有梯度濃度的溶液。
2)將有機(jī)給電子體芘四磺酸四鈉鹽溶于溶劑II中，待其完全溶解之后，緩慢加入上述步驟中的溶液體系中，使有機(jī)給電子體芘四磺酸四鈉鹽富集在溶劑II中，靜置陳化。在溶劑界面的位置可以得到有機(jī)微/納米材料的單晶。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法 1)所述溶劑I為有機(jī)給電子體芘四磺酸四鈉鹽的良溶劑或數(shù)種良溶劑的混合溶劑，如水、甲醇、乙醇，其中以水為優(yōu)選。
2)所述溶劑I為有機(jī)給電子體芘四磺酸四鈉鹽的良溶劑或數(shù)種良溶劑的混合溶劑，如水、甲醇、乙醇，其中以甲醇為優(yōu)選。
3)所述緩沖溶劑為有機(jī)給電子體芘四磺酸四鈉鹽和有機(jī)接受電子體紫晶類衍生物的良溶劑或數(shù)種良溶劑的混合溶劑，如水、甲醇、乙醇，其中以水/甲醇的混合溶劑為優(yōu)選。
4)所述有機(jī)給電子體芘四磺酸四鈉鹽在所述溶劑I中的濃度為lX10_6mol/L至lXl(T2mol/L 之間，其中 lXl(T4mol/L 為優(yōu)選。
5)所述有機(jī)接受電子體芘四磺酸四鈉鹽在所述溶劑II中的濃度為lX10_5mOl/L至lXl(T2mol/L 之間，其中 2Xl(T4mol/L 為優(yōu)選。
6)所述溶劑II與所述溶劑I的體積比為任意，其中以I: I為優(yōu)選。
7)所述緩沖溶劑與所述溶劑I的體積比為任意，其中以I: I為優(yōu)選。
全文摘要
本發(fā)明公開了一類芘四磺酸/紫晶類衍生物電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物的有機(jī)微/納米材料及其制備方法。通過溶劑揮發(fā)或溶劑擴(kuò)散兩種方法，采用兩類具有市售商業(yè)化產(chǎn)品或可以通過簡單的步驟得到的有機(jī)給電子體芘四磺酸四鈉鹽和有機(jī)接受電子體紫晶類衍生物，利用電荷轉(zhuǎn)移作用，可得到結(jié)構(gòu)確定的有機(jī)微/納米材料單晶。本發(fā)明原料來源容易，制備步驟簡單，采用水等綠色溶液，材料的結(jié)晶性能好，可實現(xiàn)大量的生產(chǎn)。本發(fā)明為有機(jī)微/納米材料器件化的實現(xiàn)或應(yīng)用提供了一類新的材料，可望在有機(jī)半導(dǎo)體或有機(jī)導(dǎo)體等領(lǐng)域取得廣泛的應(yīng)用。
文檔編號C07D213/22GK102617452SQ20121004518
公開日2012年8月1日 申請日期2012年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月27日
發(fā)明者于偉, 李晶, 李秋月, 王維, 顏雨坤 申請人:南開大學(xué)