專利名稱：聚酰胺與氧化石墨烯復合的光電材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光電材料及其制備方法的領域。
背景技術：
芳香性聚酰胺由于其優(yōu)良的光學、電學，變色性能尤其是近紅外吸收的性能，已經(jīng)在顯示器，偽裝材料，太陽能電池、有機電子發(fā)光材料及熒光探針等方面得到了廣泛的應用。但是現(xiàn)有的方法制備得到的聚酰胺光電材料存在導電性低和電致變色響應靈敏度低的問題，不能滿足社會日益發(fā)展的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要解決現(xiàn)有的方法制備得到的聚酰胺光電材料存在導電性低和電致變色響應靈敏度低的問題，而提供了聚酰胺與氧化石墨烯復合的光電材料及其制備方法。聚酰胺與氧化石墨烯復合的光電材料是由酰氯化氧化石墨烯、二元胺、二元酸、氯化鈣、吡啶和磷酸三苯酯制備而成，其中，所述的酰氯化氧化石墨烯與二元胺的質(zhì)量比為(0.0017 I):1，所述的二元酸與二元胺的摩爾比為(0.8 I):1，所述的氯化鈣與二元胺的摩爾比為(I 3):1 ;所述的吡啶的體積與二元胺的物質(zhì)的量的比為(0.8mL 2mL):1mmol ;所述的磷酸三苯酯的體積與二元胺的物質(zhì)的量的比為(ImL 5mL):1mmol。聚酰胺與氧化石墨烯復合的光電材料的制備方法，具體是按以下步驟完成的:一、向氧化石墨烯中加入二氯亞砜，混合均勻，得到混合溶液，向混合溶液中加入N，N- 二甲基甲酰胺，在氮氣保護下反應20h 28h，然后，減壓蒸餾，將得到的固體部分在35°C 45°C下干燥40h 60h，得到酰氯化氧化石墨烯；其中，氧化石墨烯的質(zhì)量與二氯亞砜的體積的比為lg:(50mL 300mL)，氧化石墨烯的質(zhì)量與N，N- 二甲基甲酰胺的體積的比為 lg: (2mL 10mT,)；二、向步驟一得到的酰氯化氧化石墨烯中加入二元胺、二元酸、氯化鈣、吡啶、磷酸三苯酯和N-甲基吡咯烷酮，在20°C 30°C的溫度下超聲至混合均勻，然后在氮氣保護下，在105°C 115°C的溫度下反應6h 10h，將反應后的產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至0°C 5°C的甲醇中沉淀IOmin 30min,經(jīng)過濾,得到濾餅；其中，所述的二元胺與酰氯化氧化石墨烯的質(zhì)量比為1: (0.0017 I);所述的二元酸與二元胺的摩爾比為(0.8 I):1 ;所述的氯化鈣與二元胺的摩爾比為(I 3):1 ;所述的吡啶的體積與二元胺的物質(zhì)的量的比為(0.8mL 2mL):1mmol ;所述的磷酸三苯酯的體積與二元胺的物質(zhì)的量的比為(ImL 5mL):1mmol ；所述的N-甲基吡咯烷酮的體積與二元胺的物質(zhì)的量的比為(8mL 12mL):1mmol ；三、將步驟二得到的濾餅采用索氏提取器以甲醇做提取液提取2天 4天，將提取過的濾餅在真空度小于0.003MPa的和50°C 70°C的溫度的條件下，干燥至恒重，得到固體粉末，即完成了聚酰胺與氧化石墨烯復合的光電材料的制備。

本發(fā)明的優(yōu)點:
一、本發(fā)明的聚酰胺與氧化石墨烯復合的光電材料，具有良好的電化學氧化還原可逆性，經(jīng)過400次氧化還原循環(huán)之后仍能保持可逆；二、本發(fā)明的聚酰胺與氧化石墨烯復合的光電材料，電致變色中顏色變化的響應時間快，在加電壓之后，在I秒之內(nèi)即可迅速變色，同時，顏色變化靈敏度高；有較高的循環(huán)壽命；三、本發(fā)明的聚酰胺與氧化石墨烯復合的光電材料，有較長的儲存記憶功能，在顏色變化的響應前后，可以穩(wěn)定地保持在原始狀態(tài)或變色后的狀態(tài)，變色后可以維持半年之久；四、本發(fā)明提供的聚酰胺與氧化石墨烯復合的光電材料的制備方法，步驟簡單，易操作，可控性強。


圖1為現(xiàn)有的氧化石墨烯、對比試驗的聚酰胺`和試驗一得到的聚酰胺與氧化石墨烯復合的光電材料的傅里葉紅外光譜對比圖；圖2為現(xiàn)有的氧化石墨烯的掃描電子顯微鏡圖；圖3為對比試驗的聚酰胺的掃描電子顯微鏡圖；圖4為試驗四得到的聚酰胺與氧化石墨烯復合的光電材料和掃描電子顯微鏡圖；圖5為對比試驗的聚酰胺、試驗一得到的聚酰胺與氧化石墨烯復合的光電材料的循環(huán)伏安對比圖；圖6為對比試驗的聚酰胺的電致變色圖；圖7為試驗一得到的聚酰胺與氧化石墨烯復合的光電材料的電致變色圖；圖8為試驗三得到的聚酰胺與氧化石墨烯復合的光電材料的電致變色圖；圖9為試驗四得到的聚酰胺與氧化石墨烯復合的光電材料的電致變色圖；圖10為現(xiàn)有的氧化石墨烯、對比試驗的聚酰胺和試驗一得到的聚酰胺與氧化石墨烯復合的光電材料進行熱失重曲線對比圖；圖11為試驗一、試驗二、試驗三和試驗四的聚酰胺與氧化石墨烯復合的光電材料的合成路線圖。
具體實施例方式具體實施方式
一:本實施方式是聚酰胺與氧化石墨烯復合的光電材料，它是由酰氯化氧化石墨烯、二元胺、二元酸、氯化鈣、吡啶和磷酸三苯酯制備而成，其中，所述的酰氯化氧化石墨烯與二元胺的質(zhì)量比為(0.0017 I):1，所述的二元酸與二元胺的摩爾比為(0.8 I):1，所述的氯化鈣與二元胺的摩爾比為(I 3):1 ;所述的吡啶的體積與二元胺的物質(zhì)的量的比為(0.8mL 2mL):1mmol ;所述的磷酸三苯酯的體積與二元胺的物質(zhì)的量白勺比為(ImL 5mL):1mmol。本實施方式中先是酰氯化氧化石墨烯上的酰氯基團與二元胺的一個氨基發(fā)生氨解反應，脫去一個HCl ;二元胺的另一個胺基與二元酸的一個羧基反應，脫去一分子的H2O ；二元酸的另一個羧基繼續(xù)與二元胺發(fā)生鏈式聚合反應；氧化石墨烯與聚酰胺通過化學鍵的形式連接，得到聚酰胺與氧化石墨烯復合物。
本實施方式的優(yōu)點:一、本實施方式的聚酰胺與氧化石墨烯復合的光電材料，具有良好的電化學氧化還原可逆性，經(jīng)過400次氧化還原循環(huán)之后仍能保持可逆；二、本實施方式的聚酰胺與氧化石墨烯復合的光電材料，電致變色中顏色變化的響應時間快，在加電壓之后，在I秒之內(nèi)即可迅速變色，同時，顏色變化靈敏度聞；有較聞的循環(huán)壽命；二、本實施方式的聚酰胺與氧化石墨烯復合的光電材料，有較長的儲存記憶功能，在顏色變化的響應前后，可以穩(wěn)定地保持在原始狀態(tài)或變色后的狀態(tài)，變色后可以維持半年之久。
具體實施方式
二:本實施方式與具體實施方式
一的不同點在于:所述的二元胺與二元酸的摩爾比為1:1。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三:本實施方式與具體實施方式
一或二的不同點在于:所述的二元胺為N，N' 二苯基-N，N' -二(4-苯胺)對苯二胺、N，N' 二苯基-N，N' -二(4-苯胺)聯(lián)苯二胺、N，N' -二(4-苯胺)-N，N' -二-2-萘基-1，4-苯胺、N，N' -二(4-苯胺)-N，N' -二(1-萘基)-4，4'-聯(lián)苯二胺或4，4' -二氨基三苯胺。其它與具體實施方式
一或二相同。本實施方式所述的N，N' 二苯基-N，N' -二(4-苯胺)對苯二胺的分子結構式為:
權利要求
1.聚酰胺與氧化石墨烯復合的光電材料，其特征在于聚酰胺與氧化石墨烯復合的光電材料是由酰氯化氧化石墨烯、二元胺、二元酸、氯化鈣、吡啶和磷酸三苯酯制備而成，其中，所述的酰氯化氧化石墨烯與二元胺的質(zhì)量比為(0.0017 I): 1，所述的二元酸與二元胺的摩爾比為(0.8 I):1，所述的氯化鈣與二元胺的摩爾比為(I 3):1 ;所述的吡啶的體積與二元胺的物質(zhì)的量的比為(0.8mL 2mL):1mmol ;所述的磷酸三苯酯的體積與二元胺的物質(zhì)的量的比為(ImL 5mL):1mmol0
2.根據(jù)權利要求1所述的聚酰胺與氧化石墨烯復合的光電材料，其特征在于所述的二元胺與二元酸的摩爾比為1:1。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的聚酰胺與氧化石墨烯復合的光電材料，其特征在于所述的二元胺為N，N' 二苯基-N，N' -二(4-苯胺)對苯二胺、N，N' 二苯基-N，N' -二(4-苯胺)聯(lián)苯二胺、N，N' -二(4-苯胺)-N，N' -二-2-萘基-1，4-苯胺、N，N' -二(4-苯胺)_N，N' -二(1-萘基)_4，4'-聯(lián)苯二胺或4，4' -二氨基三苯胺。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的聚酰胺與氧化石墨烯復合的光電材料，其特征在于所述的二元酸為間苯二甲酸、對苯二甲酸、1，4-環(huán)己二酸、4，4’-二苯醚二甲酸、二苯甲酮-4，4’ - 二甲酸、4，4’ -磺?；郊姿?、2，2-雙4-羧基苯基六氟丙烷、1，4-萘二甲酸、2，6-萘二甲酸或1，6-萘二甲酸。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的聚酰胺與氧化石墨烯復合的光電材料，其特征在于所述的酰氯化氧化石墨烯的制備方法是按以下步驟完成的:向氧化石墨烯中加入二氯亞砜，混合均勻，得到混合溶液，向混合溶液中加入N，N-二甲基甲酰胺，在氮氣保護下反應20h 28h，然后，減壓蒸餾，將得到的固體部分在35°C 45°C下干燥40h 60h，得到酰氯化氧化石墨烯；其中，氧化石墨烯的質(zhì)量與二氯亞砜的體積的比為lg: (50mL 300mL)，氧化石墨烯的質(zhì)量與N，N- 二甲基甲酰胺的體積的比為lg: (2mL IOmLX
6.如權利要求1所述的聚酰胺與氧化石墨烯復合的光電材料的制備方法，其特征在于聚酰胺與氧化石墨烯復合的光電材料的制備方法是按以下步驟完成的: 一、向氧化石墨烯中加入二氯亞砜，混合均勻，得到混合溶液，向混合溶液中加入N，N-二甲基甲酰胺，在氮氣保護下反應20h 28h，然后，減壓蒸餾，將得到的固體部分在35°C 45°C下干燥40h 60h，得到酰氯化氧化石墨烯；其中，氧化石墨烯的質(zhì)量與二氯亞砜的體積的比為lg:(50mL 300mL)，氧化石墨烯的質(zhì)量與N，N- 二甲基甲酰胺的體積的比為 lg: (2mL 10mT,)； 二、向步驟一得到的酰氯化氧化石墨烯中加入二元胺、二元酸、氯化鈣、吡啶、磷酸三苯酯和N-甲基吡咯烷酮，在20°C 30°C的溫度下超聲至混合均勻，然后在氮氣保護下，在105°C 115°C的溫度下反應6h 10h，將反應后的產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至0°C 5°C的甲醇中沉淀IOmin 30min,經(jīng)過濾,得到濾餅；其中，所述的二元胺與酰氯化氧化石墨烯的質(zhì)量比為1: (0.0017 I);所述的二元酸與二元胺的摩爾比為(0.8 I):1 ;所述的氯化鈣與二元胺的摩爾比為(I 3):1 ;所述的吡啶的體積與二元胺的物質(zhì)的量的比為(0.8mL 2mL):1mmol ;所述的磷酸三苯酯的體積與二元胺的物質(zhì)的量的比為(ImL 5mL):1mmol ；所述的N-甲基吡咯烷酮的體積與二元胺的物質(zhì)的量的比為(8mL 12mL):1mmol ； 三、將步驟二得到的濾餅采用索氏提取器以甲醇做提取液提取2天 4天，將提取過的濾餅在真空度小于0.003MPa的和50°C 70°C的溫度的條件下， 干燥至恒重，得到固體粉末，即完成了聚酰胺與氧化石墨烯復合的光電材料的制備。
7.根據(jù)權利要求6所述的聚酰胺與氧化石墨烯復合的光電材料的制備方法，其特征在于所述的步驟二中的二元胺與二元酸的摩爾比為1:1。
8.根據(jù)權利要求6或7所述的聚酰胺與氧化石墨烯復合的光電材料的制備方法，其特征在于所述的步驟二中的二元胺為N，N' 二苯基-N，N' -二(4-苯胺)對苯二胺、N，N' 二苯基-N，N' -二(4-苯胺)聯(lián)苯二胺、N，N' -二(4-苯胺)-N，N' -二-2-萘基-1，4-苯胺、N，N' -二(4-苯胺)-N，N' -二(1-萘基)_4，4'-聯(lián)苯二胺或4，4' -二氨基三苯胺。
9.根據(jù)權利要求6或7所述的聚酰胺與氧化石墨烯復合的光電材料的制備方法，其特征在于所述的步驟二中的二元酸為間苯二甲酸、對苯二甲酸、1，4-環(huán)己二酸、4，4’ - 二苯醚二甲酸、二苯甲酮_4，4’ - 二甲酸、4，4’ -磺?；郊姿帷?，2-雙4-羧基苯基六氟丙烷、I, 4-萘二甲酸、2，6-萘二甲酸或1，6-萘二甲酸。
10.根據(jù)權利要求6或7所述的聚酰胺與氧化石墨烯復合的光電材料的制備方法，其特征在于所述的步驟三中的光滑介質(zhì)為導 電玻璃或不銹鋼片。
全文摘要
聚酰胺與氧化石墨烯復合的光電材料及其制備方法，它涉及光電材料及其制備方法的領域。本發(fā)明是要解決現(xiàn)有的方法制備得到的聚酰胺光電材料存在熱穩(wěn)定性差、導電性低和電致變色響應靈敏度低的問題。聚酰胺與氧化石墨烯復合的光電材料是由酰氯化氧化石墨烯、二元胺、二元酸、氯化鈣、吡啶和磷酸三苯酯制備而成的。制備方法一、制備酰氯化氧化石墨烯；二、制備聚酰胺與氧化石墨烯復合的光電材料的初產(chǎn)品；三、提純、干燥。本發(fā)明的優(yōu)點在于，具有良好的電化學氧化還原可逆性，電致變色中顏色變化的響應時間快，顏色變化靈敏度高，變色后，可以穩(wěn)定地保持在變色后的狀態(tài)，可以維持半年之久。本發(fā)明適用于光電領域。
文檔編號C08G69/26GK103159952SQ201310108298
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月29日 優(yōu)先權日2013年3月29日
發(fā)明者牛海軍, 馬麗娜, 鄭冰, 才繼偉, 白續(xù)鐸 申請人:黑龍江大學