[发明专利]石墨烯量子点接枝偶氮衍生物复合材料及制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种石墨烯量子点接枝偶氮衍生物复合材料及其制备方法与应用。该复合材料的制备过程包括：将石墨烯量子点GQDs分散于氯化亚砜和N，N‑二甲基甲酰胺(DMF)中进行回流反应，获得酰氯化的石墨烯量子点（GQDs‑COCl）材料；将对氨基苯磺酸偶氮苯酚(SUL‑Ph)与GQDs‑COCl材料在四氢呋喃中反应，制得石墨烯量子点接枝偶氮衍生物复合材料。本发明制得的石墨烯量子点接枝偶氮衍生物复合材料，具有在分子荧光中对金属离子的识别能力强、选择性高、稳定性好等优点，有望在生物医药、传感器、光学及电学器件、太阳能电池、电子设备、光学燃料和复合微粒系统等方面得到应用。

技术领域

本发明属于光、电及换能材料技术领域，具体涉及一种石墨烯量子点接枝偶氮衍生物复合材料及其制备方法。

背景技术

偶氮衍生物具有独特的光致顺反异构特性，不仅广泛应用于传统化学工业，还将应用于光化学分子开关、主客体超分子化学识别、自组装液晶材料、生物医学成像与化学分析以及光驱分子马达等诸多新兴科学领域。特别具挑战性的是开发具有高化学稳定性和热稳定性又易检测的偶氮发色团。偶氮衍生物的光致变色特性是由于分子内的-N＝N-基团在光或热的作用下进行顺-反或反-顺异构引起的，近年来受到科研工作者们的高度关注。

粒径小于100nm的石墨烯纳米片称作石墨烯量子点(graphenequantumdots，GQDs)，是一种新兴的碳材料。石墨烯量子点不仅具有石墨烯的导电性良好、强度大、比表面积大等优异特性，且结合了量子点的量子限域效应、小尺寸效应及边缘效应等优点，表现出良好的生物相容性、低毒性、强水溶性、高荧光稳定性等特性，使其在生物医药、传感器、光学及电学器件、太阳能电池、电子设备、光学燃料和复合微粒系统等方面有潜在的应用前景。

因此，开展石墨烯量子点接枝偶氮衍生物复合材料的研究具有极其重要的价值和意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨烯量子点接枝偶氮衍生物复合材料及其制备方法，该石墨烯量子点接枝偶氮衍生物复合材料，具有在分子荧光中对金属离子的识别能力强、选择性高、稳定性好等优点，其制备方法简单、经济。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种石墨烯量子点接枝偶氮衍生物复合材料，该材料是由对氨基苯磺酸偶氮苯酚一端苯环上的羟基基团与酰氯化的石墨烯量子点上的酰氯基团连接而成。

本发明还提供了所述石墨烯量子点接枝偶氮衍生物的制备方法，具体如下：

1) 将石墨烯量子点分散于具有酰氯化作用的氯化物与有机溶剂组成的混合液中，在65-75℃下反应24-36小时，反应停止后减压蒸馏除去氯化物，产物在50-70℃下真空干燥12-24小时，得到酰氯化的石墨烯量子点；

所述具有酰氯化作用的氯化物为氯化亚砜、三氯化磷、五氯化磷或三氯氧磷中的一种；

所述有机溶剂为无水N，N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、环己烷、苯或甲苯中的一种；

2) 将对氨基苯磺酸偶氮苯酚、上述酰氯化的石墨烯量子点以及四氢呋喃按质量比1∶2-3∶200-300混合，超声分散均匀后于温度40-60℃下反应48-72小时，反应结束冷却至室温，将产物过滤并用乙醇洗涤两次，收集滤饼并真空干燥60-72小时，得到石墨烯量子点接枝偶氮衍生物复合材料。

进一步，所述步骤1），石墨烯量子点、具有酰氯化作用的氯化物，有机溶剂的用量比为：100mg∶20-25ml∶0.5-1ml。

进一步，所述步骤2），对氨基苯磺酸偶氮苯酚、酰氯化的石墨烯量子点以及四氢呋喃的质量比为1∶2∶200。