[发明专利]石墨基底上生长不同结构烷氧基铜酞菁单分子薄膜的方法

说明书

技术领域：

本发明属于有机半导体薄膜的制备领域，具体涉及一种在石墨基底上生长不同结构的烷氧基铜酞菁单分子薄膜的方法。

背景技术：

酞菁类化合物具有良好的热稳定性、多晶性，而且具有高的光电导性、极好的气敏特性和高的三阶非线性光学极化特性等，可广泛应用于气体和光电传感器等领域。大尺寸的酞菁晶体难以生长，因此主要的研究都集中在其薄膜应用方面。几乎没有缺陷且膜质均匀的单分子膜对提高薄膜的光电性能特别有利，能有效地减少薄膜内部所产生光生载流子的自身复合。光生载流子产率还与材料的晶型有关，因此制备晶型一致、缺陷少的单分子薄膜能极大的提高酞菁类化合物薄膜材料的性能。酞菁化合物薄膜的制备方法有以下几种：L-B膜，真空气相沉积，旋转涂膜，电沉积法等。这些制备方法一般需要特殊的仪器设备、操作复杂、能耗高、难以保证缺陷少且难制备单分子层的薄膜。石墨烯具有优良的导电和导热性，已成为光电领域研究的热点，将酞菁类化合物负载在石墨烯表面形成晶型可调、缺陷少且稳定性好的单分子薄膜，可以很好的应用于光电分子传感器件的制备方面。

发明内容：

本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种在石墨基底上生长不同结构的烷氧基铜酞菁单分子薄膜的方法，本发明的制备方法中烷氧基铜酞菁溶液的浓度低；所用的高定向裂解石墨是由石墨烯层层堆叠的，表面平整，用透明胶带按在表面剥离即可得到干净的石墨表面，易清洁可多次利用；温度条件温和；烷氧基铜酞菁单分子薄膜的晶型结构可按需求调节。通过本发明所述方法制备的石墨为基底的烷氧基铜酞菁单分子薄膜可用于光电分子传感器等领域。

本发明所述的一种石墨基底上生长不同结构烷氧基铜酞菁单分子薄膜的方法，采用在石墨基底上由烷氧基铜酞菁化合物用溶剂挥发法制成，并通过控制不同的温度条件得到不同结构的单分子薄膜，具体操作按下列步骤进行：

a、将烷氧基酞菁为八辛氧基铜酞菁的化合物溶解于有机溶剂甲苯中，超声震荡10分钟，配成浓度为0.005mg/mL-0.05mg/mL的溶液；

b、将步骤a中的溶液滴加至干净的石墨基底上，温度25℃-60℃，静置，时间为5-30分钟，使有机溶剂甲苯完全挥发，或在室温25℃下有机溶剂甲苯挥发后，再在温度75℃-80℃退火处理，时间为10分钟，得到石墨基底上生长的不同结构的八辛氧基铜酞菁单分子薄膜。

步骤b中石墨为高定向裂解石墨，用透明胶带剥离去除表面层。

步骤b中有机溶剂甲苯在挥发温度25℃-55℃完全挥发后，得到含有两种不同晶型结构的八辛氧基铜酞菁单分子薄膜。

步骤b中有机溶剂甲苯在挥发温度60℃完全挥发后，得到只含有一种晶形结构的八辛氧基铜酞菁单分子薄膜。

步骤b中室温25℃下有机溶剂甲苯完全挥发后，再在温度75℃-80℃退火处理后得到只含有一种晶型结构的八辛氧基铜酞菁单分子薄膜。

本发明所述的石墨基底上生长不同结构的烷氧基铜酞菁单分子薄膜的方法是通过以下技术实现的，将烷氧基铜酞菁溶解在有机溶剂甲苯中，形成浓度为0.005mg/mL-0.05mg/mL的分子溶液；取大小为50mm×50mm的高定向裂解石墨，所述高定向裂解石墨在使用前用透明胶带剥离去除表面层，得到干净的石墨表面，以减少由表面因素导致的单分子薄膜的缺陷；将溶液滴加至干净的石墨基底上，控制溶剂挥发温度25℃-60℃使溶剂挥发完全，或在室温25℃下溶剂挥发后再在75℃-80℃退火处理，即得到生长在石墨上的结构不同的烷氧基铜酞菁单分子薄膜。

通过对所获得的材料进行测试表征显示，所述的石墨表面上的烷氧基铜酞菁薄膜为单分子层结构。

本发明所述的烷氧基铜酞菁为八辛氧基铜酞菁，其化学结构式为：

本发明采用溶剂挥发法制备生长在石墨表面的不同结构的烷氧基铜酞菁单分子薄膜，其优点为：①通过控制溶剂挥发时的温度，或溶剂挥发完后的退火处理，可得到不同结晶形态的烷氧基铜酞菁单分子薄膜；②该制备方法简单易行，效率高，成本低，成膜均匀，晶型可调，热稳定性高，可用于工业化生产。

附图说明：

图1为本发明实施例1制备的一种生长在石墨基底上的烷氧基铜酞菁单分子薄膜的扫描隧道显微镜图像，其中图中a表示晶型1，b表示晶型2；

图2为本发明对附图1中a（晶型1）结构畴区做的快速傅里叶变换图；

图3为本发明对附图1中b（晶型2）结构畴区做的快速傅里叶变换图；