[发明专利]纳米土星型超分子材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种纳米土星型超分子材料及其制备方法和应用。通过将2‑甲基咪唑、富勒烯、芳香族化合物、三氟醋酸铜的氨水溶液混合后进行经过超声、加热、清洗和干燥后制得该纳米土星型超分子材料。本发明通过溶剂热方法一步合成纳米土星超分子材料，该制备方法快速、方便、简单且原料廉价，能够大量制备纳米土星型超分子配合物材料，有利于工业生产与应用。制得的纳米土星超分子材料具有较高的热稳定性，高效的光致电子转移功能，在光电材料方面具有巨大的应用前景。

技术领域

本发明涉及超分子配位化学领域，具体涉及纳米土星型超分子材料及其制备方法和应用。

背景技术

C₆₀分子是一种直径约0.7nm（范德华直径约1.0nm）的球形分子，C₇₀分子是一种短轴约0.712nm、长轴约0.796nm的椭球形分子，两者作为常见的富勒烯，都具有特殊的球面结构特点及电子结构特点，是一种良好的电子受体和能量受体。C₆₀和C₇₀作为客体（guest）分子可以通过其球表面与其它主体（host）分子表面通过非共价键的弱相互作用，构筑多种超分子体系。在紫外可见光的刺激下，超分子体系中的主客体之间往往存在着光致能量/电子转移的性质，使得这类超分子材料在光电功能材料、太阳能电池材料方面受到了广泛的关注。

纳米土星分子是一种富勒烯客体分子被一种纳米大环主体分子环绕形成的类似土星及其外围光环的超分子结构。但目前并没有内嵌富勒烯的纳米土星超分子材料在市面上存在，而且对于制备这种纳米土星超分子材料关键就在于制备纳米土星体系外围的纳米大环分子。这种大环分子往往由6-12个小分子（初级原料）通过共价键连接而成，需要通过多步有机合成方法通过多种中间体来制备，而且每一步都需要经过复杂的分离和提纯操作，严重影响了最终的总产率。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术的不足，提供了内嵌C₆₀的纳米土星型超分子材料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：

提供了一种纳米土星型超分子材料，化学式为Cu₁₀(mim)₁₀•C₆₀或Cu₁₀(mim)₁₀•C₇₀，mim为2-甲基咪唑。所述Cu₁₀(mim)₁₀•C₆₀和所述Cu₁₀(mim)₁₀•C₇₀均为三斜晶系，P-1空间群，C₆₀和C₇₀分别通过超分子作用位于Cu₁₀(mim)₁₀配合物的中央。

本发明还提供了一种纳米土星型超分子材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将2-甲基咪唑、富勒烯、芳香族化合物、三氟醋酸铜的氨水溶液混合，超声处理后（超声使得混合溶液分散）得到混合溶液A；

步骤二、将混合溶液A加热至160~180℃后恒温保持48~72h，再以3~5℃/h的速率降至室温，制得物质B；

步骤三、将物质B用乙醇清洗（洗去物质B表面的杂质），然后干燥，制得到所述纳米土星型超分子材料；

所述芳香族化合物为甲苯、对二甲苯和氯苯中的一种；所述富勒烯为C₆₀和C₇₀中的一种。