CN101665495A - 一种用溶剂热的方法直接合成酞菁镍晶体的方法 - Google Patents

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夏道成
韩双
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Abstract

本发明涉及一种酞菁镍合成技术，具体为一种用溶剂热的方法直接合成酞菁镍晶体的方法，解决现有酞菁镍晶体的制备方法存在生长周期长、得到的晶体尺寸小、成功率低、成本高等问题，包括以下步骤：以喹啉为溶剂，二水乙酸合镍和吲哚为起始原料，将二水乙酸合镍和吲哚以摩尔比为1∶2～5的比例加入反应釜中，然后加入喹啉溶剂，在温度为200～300℃下反应7～10小时后，冷却至室温；最后过滤，即可直接得到紫色针状的酞菁镍晶体。本发明所述的方法大大缩短了单晶生长时间，用9小时就可以生长出10mm的单晶，另外溶剂容易除掉，成功率100％，设备简单，反应时间短，成本低，产率高，可达70％以上。

Description

一种用溶剂热的方法直接合成酞菁镍晶体的方法
技术领域
本发明涉及一种酞菁镍合成技术，具体为一种用溶剂热的方法直接合成酞菁镍晶体的方法。
背景技术
酞菁是一个大环化合物，环内有一个空穴，可以容纳铁、铜、钴、铝、镍、钙、钠、镁、锌等金属元素，并结合生成金属配合物。金属原子取代了位于该平面分子中心的两个氢原子，由于与金属元素生成配位化合物，所以在金属酞菁分子中只有16个π电子，又由于分子的共轭作用，与金属原子相连的共价键和配位键在本质上是等同的，迄今为止已有5000多种酞菁化合物被制备出来。酞菁不仅仅是一种着色剂，更重要的是它是一种多功能材料。衍生物的应用已涉及到化学传感器中的灵敏器件、电子发光器件、太阳能电池材料、光盘信息记录材料、电子照相材料、液晶显示材料、非线性光学材料、燃料电池中的电催化材料、合成金属和导电的聚合物；其金属络合物也有催化性能。金属酞菁配合物是一种大环金属配合物，有良好的电化学活性和光吸收性质。近年来引起人们的广泛兴趣。
目前，酞菁类化合物单晶还不能从合成中直接得到，尤其是酞菁镍晶体，培养酞菁类化合物单晶经常采用浓硫酸溶液重结晶方法、气相物理沉积法和溶液梯度降温法。这几种方法都存在生长周期长的缺点，并且由于得到晶体尺寸小、成功率低、晶体生长过程中伴随着溶液或载流气体的损耗、晶体与介质分离困难等原因，而给晶体生长带来不便，从而限制了酞菁类化合物在工业生产中的广泛应用。
发明内容
本发明为了解决现有酞菁镍晶体的制备方法存在生长周期长、得到的晶体尺寸小、成功率低、成本高等问题，提供一种用溶剂热的方法直接合成酞菁镍晶体的方法。
本发明是采用如下技术方案实现的：一种用溶剂热的方法直接合成酞菁镍晶体的方法，包括以下步骤：以喹啉为溶剂，二水乙酸合镍和吲哚为起始原料，将二水乙酸合镍和吲哚以摩尔比为1∶2～5的比例加入反应釜中，然后加入喹啉溶剂，在温度为200～300℃下反应7～10小时后，冷却至室温；最后过滤，即可直接得到紫色针状的酞菁镍晶体。上述反应中，溶剂的作用是溶解反应物，使反应物相互接触均匀，受热均匀，从而使反应易于进行，反应充分，同时也起到保持反应温度恒定的作用，其加量可根据反应物的加量确定，是本领域的普通技术人员所熟知的。
上述反应釜至少可选用带有聚四氟乙烯内衬的钢弹(普通钢制反应釜)，为现有公知设备，使用时，可把起始原料放到钢弹中，然后加入喹啉溶剂，把钢弹拧紧，再把钢弹放在烘箱里，加热至反应温度；过滤时至少可选用甲醇或去离子水冲洗。
本发明的反应机理如下：
Figure A20091007558700041
为了进一步确定利用本发明所述方法得到的酞菁镍的晶体大小、分子结构以及晶型，本发明还进行了以下分析，如图1所示，是利用本发明所述的方法直接合成的酞菁镍晶体中得到最大的晶体：10mm×48μm×32μm；如图2所示，是利用本发明所述的方法直接合成的酞菁镍晶体的分子空间结构图，酞菁镍分子式为NiN8C32H16，单晶空间群是P2(1)/n，Unit cell parameters：a＝14.668(3)，b＝4.8109(10)，c＝19.515(7)，α＝90，β＝121.04(2)，γ＝90，cell volume is
Figure A20091007558700051
根据以上参数判定该晶型属于β型；如图3所示，是利用本发明所述的方法直接合成的酞菁镍晶体分子堆积结构图；如图4、图5所示，利用本发明所述的方法直接合成的酞菁镍晶体的X-射线多晶衍射图谱与标准图谱进行对比，主峰位置与标准比较卡吻合很好。
传统的气相物理沉积法生长单晶较短，最长为5mm，溶液梯度降温的方法生长周期长，大约80小时，与这两种方法比较，本发明所述的方法大大缩短了单晶生长时间，用9小时就可以生长出10mm的单晶，另外溶剂容易除掉，成功率100％，设备简单，反应时间短，成本低，产率高，可达70％以上。
附图说明
图1为利用本发明所述的方法得到的酞菁镍单晶样品图片；
图2为利用本发明所述的方法得到的酞菁镍单晶样品分子结构图；
图3利用本发明所述的方法得到的酞菁镍单晶样品分子堆积结构图；
图4为利用本发明所述的方法得到的酞菁镍单晶样品X-射线多晶衍射图谱
图5为酞菁镍单晶样品的X-射线多晶衍射标准图谱
具体实施方式
实施例1：
一种用溶剂热的方法直接合成酞菁镍晶体的方法，包括以下步骤：以喹啉为溶剂，二水乙酸合镍和吲哚为起始原料，将二水乙酸合镍和吲哚以摩尔比为1∶2的比例加入钢弹中，然后加入喹啉溶剂，把钢弹拧紧后放在烘箱里，加热至200℃，反应7小时后，冷却至室温；最后过滤，用甲醇冲洗，即可直接得到紫色针状的酞菁镍晶体，产率为70％。
实施例2：
一种用溶剂热的方法直接合成酞菁镍晶体的方法，包括以下步骤：以喹啉为溶剂，二水乙酸合镍和吲哚为起始原料，将二水乙酸合镍和吲哚以摩尔比为1∶5的比例加入反应釜中，然后加入喹啉溶剂，在温度为300℃下反应10小时后，冷却至室温；最后过滤，用甲醇冲洗，即可直接得到紫色针状的酞菁镍晶体，产率为79％。
实施例3：
一种用溶剂热的方法直接合成酞菁镍晶体的方法，包括以下步骤：以喹啉为溶剂，二水乙酸合镍和吲哚为起始原料，将二水乙酸合镍和吲哚以摩尔比为1∶4的比例加入反应釜中，然后加入喹啉溶剂，在温度为270℃下反应9小时后，冷却至室温；最后过滤，用去离子水冲洗，即可直接得到紫色针状的酞菁镍晶体，产率为75％。
实施例4：
一种用溶剂热的方法直接合成酞菁镍晶体的方法，包括以下步骤：以喹啉为溶剂，二水乙酸合镍和吲哚为起始原料，将二水乙酸合镍和吲哚以摩尔比为1∶2的比例加入反应釜中，然后加入喹啉溶剂，在温度为300℃下反应8小时后，冷却至室温；最后过滤，即可直接得到紫色针状的酞菁镍晶体，产率为72％。
实施例5：
一种用溶剂热的方法直接合成酞菁镍晶体的方法，包括以下步骤：以喹啉为溶剂，二水乙酸合镍和吲哚为起始原料，将二水乙酸合镍和吲哚以摩尔比为1∶3的比例加入反应釜中，然后加入喹啉溶剂，在温度为250℃下反应10小时后，冷却至室温；最后过滤，即可直接得到紫色针状的酞菁镍晶体，产率为80％。

Claims (1)

1、一种用溶剂热的方法直接合成酞菁镍晶体的方法，其特征是包括以下步骤：
以喹啉为溶剂，二水乙酸合镍和吲哚为起始原料，将二水乙酸合镍和吲哚以摩尔比为1∶2～5的比例加入反应釜中，然后加入喹啉溶剂，在温度为200～300℃下反应7～10小时后，冷却至室温；最后过滤，即可直接得到紫色针状的酞菁镍晶体。
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