[发明专利]有机小分子纳米环及纳米管的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及制备具有一定形貌的有机纳米材料的方法，更具体而言，本发明涉及一种有机小分子纳米环及纳米管的制备方法。

背景技术

由于纳米材料的尺度和形貌对材料的功能和性能有很大的依赖性，所以近些年来，人们在纳米材料形貌与尺寸的调控方面进行了大量的研究(D.J.Milliron，S.M.Hughes，Y.Cui，L.Manna，J.Li，L.-W.Wang，A.P.Alivisatos，Nature 2004，430，190)。纳米环由于其形貌特殊，带来了很多别的形貌所不具有的优异性能，因此在光、电和磁领域得到了很好的应用(A lorke，r.j.luyken，p.m.petroff，Phys.Rev.Lett 2000，84，2223-2226 b)M.Grochol，F.Grosse，R.Zimmermann，Phys.Rev.B 2006，74，115416)。但到目前为止，关于纳米环的报道主要集中在无机及高分子材料领域(F.Li，Y.Ding，P.X.Gao，X.Q.Xin，Z.L.Wang，Angew.Chem.Int.Ed.2004，43，5238，Z.C.Wen；H.X Wei；X.F Han；Appl.Lett.2007，91，122511-1)，而由于材料尺寸的难控制性及缺乏有效的制备方法，关于有机小分子纳米环的报道则寥寥无几。

为了制备有机纳米环，有报道采用了模板法(JACS 2006，128，7630)，但是，模板法需要后续步骤去除模板，过程繁琐。

本发明提出了一种简单、有效、无污染的有机纳米环的制备方法。本发明也同样适用于制备纳米管形貌。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备有机小分子纳米环及纳米管的方法。

本发明所提供的制备有机小分子纳米环及纳米管的方法，是在相对湿度大于92％的条件下，将有机小分子纳米片或有机小分子纳米杆的悬浊液滴加在基底上，然后对所述基底进行加热，待所述悬浊液中的分散剂挥干后，在所述基底上得到有机小分子纳米环或有机小分子纳米管；其中，所述悬浊液由分散质和分散剂组成，所述分散质为有机小分子纳米片或有机小分子纳米杆，所述分散剂为水。

其中，所述悬浊液中所述分散质的浓度可为1/7mg/mL-1mg/mL，如1mg/mL，1/3mg/mL，1/5mg/mL，1/7mg/mL。对所述基底进行加热的温度可为30℃-40℃。

本发明中所述的有机小分子是有机半导体小分子，具体可为八羟基奎宁铝或四氰基对苯酿二甲烷，但本发明并不局限于上述有机材料。所述基底可为硅片、玻璃片等表面光滑的材料。

本发明中所使用的有机小分子纳米片(杆)可以通过溶剂交换法进行制备(参照文献：Chem.Comm 2007，3083)。

如：八羟基奎宁铝纳米片可按下述方法进行制备：配制浓度为2-3mmol/L八羟基奎宁铝的四氢呋喃溶液，取上述溶液400μl注入4ml浓度为0.8mmol/L十二烷基硫酸钠的水溶液中，搅拌五分钟，将上述混合液放入4℃水浴中反应4小时，然后离心三次，即得淡黄色八羟基奎宁铝纳米片悬浊液。过滤收集沉淀，所得到的沉淀为八羟基奎宁铝六边形纳米片，按照上述方法得到的八羟基奎宁铝纳米片的直径为500-2000nm，厚度可为200nm。

在上述制备八羟基奎宁铝纳米片的过程中，可通过调节八羟基奎宁铝/四氢呋喃溶液中八羟基奎宁铝的浓度来调控所制得的纳米片的直径；如浓度依次为2mol/l、2.5mol/l、3mol/l的八羟基奎宁铝/四氢呋喃溶液，所得的纳米片的直径依次为500nm、1000nm、2000nm。

制备八羟基奎宁铝纳米杆时，与八羟基奎宁铝纳米片的制备方法基本相同，只需将0.8mmol/l十二烷基硫酸钠水溶液替换为0.05％的曲拉通水溶液即可。

本发明所提供的有机小分子纳米环(管)的制备方法，是利用有机小分子在水中的溶解能力，通过控制制备时的温度和湿度，用水将有机小分子纳米片(杆)溶解腐蚀成环(管)。该方法中，可通过调节滴加在基片(如：硅片)上悬浊液的浓度，来控制腐蚀成环(管)的内径大小。随着悬浊液浓度逐渐减小，所得纳米环(管)的内径逐渐增大。以制备外径1000nm八羟基奎宁铝纳米环为例：收集八羟基奎宁铝纳米片沉淀，分别配置浓度为1mg/mL，1/3mg/mL，1/5mg/mL，1/7mg/mL的悬浊液，然后分别滴加在基底上，所制得的纳米环外径不变，内径为150-800nm。