[发明专利]一种电学功能膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电学功能膜及其制备方法，属于复合材料制备领域。

背景技术

由于电子器件的日趋微型化，功能薄膜材料因其独特的光学、电学、磁学以及化学特性，广泛应用于微电子器件、耐磨层等技术领域。薄膜材料种类的多样性决定了其制备方法也多种多样，在这些制备及防护涂技术中，层层自组装(LBL)技术在功能薄膜材料制备领域显示了独特的优势，许多功能薄膜材料通过此技术制备而获得。

钌最外层具有4d⁷5s¹结构，其离子常见价态为Ru(I)、Ru(II)和Ru(III)，并易于形成六配位的配合物。钌配合物由于具有热力学稳定性好、光化学光物理信息丰富、激发态反应活性高和寿命长及发光性能良好等特性，目前已被广泛应用于化学发光，电子转移，非线性光学材料，分子光开关，分子识别，传感器等领域的研究。

石墨烯（Graphene）是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，为世上电阻率最小的材料。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体，也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。

目前国内对具有电学功能的膜的制备方法的研究还未见报道。公开的分子膜的自组装方法主要有：

公开号为CN 103846010 A的“一种自组装高盐高氨氮废水纳滤分离膜的制备方法”中，以聚砜超滤膜为基膜，采用静态层层自组装技术，针对高盐度高氨氮废水废水脱盐和氨氮组分回收的纳滤膜材料的 PST 表面改性剂，制备聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDADMAC）/ 聚苯乙烯磺酸钠（PSS）多层聚电解质纳滤膜。

公开号为CN 103011149 A的 “一种多层还原石墨烯薄膜的制备方法及其应用”中，制备两份浓度相同的氧化石墨烯溶液，分别加入电性相反的电解质与石墨烯表面功能基团发生作用后，制成两份分别带有正电性和负电性的石墨烯溶液，之后通过静电作用在基板上层层自组装制成多层还原石墨烯薄膜。该方法需在高温条件下进行。

公开号为CN 103272491 A的 “一种基于配位作用的原位自组装有机/无机杂化膜制备方法”中，将有机多孔膜进行预处理，使其表面荷电，将金属离子、有机配体和聚合物分别溶解在溶剂中，配成制膜液，静置脱泡，依次在有机多孔膜表面交替动态过滤或静态沉积制膜液一段时间，使金属离子和有机配体在聚电解质存在的条件下，通过层层自组装的方法在膜的表面生成超薄分离层。该方法需在高压条件下进行。

目前，分子膜自组装法是一种有利于控制组装结构和形态的有效方法，自组装膜分子排列有序紧密，结构规整，但组装过程复杂，对设备要求高，需在在干净、密闭性较好的实验室内进行。生成的膜大多对热、化学环境、时间以及外部压力的稳定性差，同时膜的制备需要昂贵的膜槽和严格的基底，除基底外，溶液浓度、pH、清洗和吸附时间等均会影响组装质量。而且，为使反应物与基片活性部分快速、有效地反应，要求配合物需在溶剂中有较好的溶解度。因而设计发明一种可定向、自组装过程简单且能形成稳定性高、重复性好、膜层可调的分子膜方法十分必要。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种电学功能膜，其是两亲性钌配合物分子中的羟基与ITO表面通过共价键的作用，将两亲性钌配合物分子固定在ITO表面，芘基则与石墨烯作用，在两亲性钌配合物分子膜上组装石墨烯，之后石墨烯再与对称性钌配合物分子中的一对芘基作用，在石墨烯膜上组装对称性钌配合物分子膜，重复交替浸渍于石墨烯分散液和对称性钌配合物溶液中，得到层数和厚度可调的电学功能膜。本发明得到的膜联合多种材料各自的优点，与单独的石墨烯或钌配合物自组装薄膜相比电化学性能和稳定性明显提高。本发明在室温下使用简单容器即可操作，无需特殊条件和复杂昂贵的仪器。

其中两亲性钌配合物[Ru(Py₂G₁MeBip)(XPOH)] (PF₆)₂的化学式如下：

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对称性钌配合物[Ru(Py₂G₁MeBip) ₂](PF₆)₂的化学式如下：

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