CN104650123B - 一种有机-金属薄膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种有机-金属薄膜的制备方法，涉及一种有机-金属薄膜的制备方法。本发明是要解决目前制备有机-金属薄膜的方法中存在合成物质以粉体为主，难以产生致密的薄膜、薄膜厚度较难统一，均匀性不好、步骤繁琐，薄膜生长周期较长和生产成本较高的技术问题。本发明的一种有机-金属薄膜的制备方法是按以下步骤进行的：一、混合样品；二、水热法；三、制备薄膜。本发明的优点：本发明采用的原理为水热合成的方法，利用高温反应得到过饱和溶液，然后用喷涂或旋涂的方法得到薄膜；本发明的方法制备的薄膜厚度均一可控，表面光滑，并对其进行荧光和循环伏安的测试，发现此薄膜具有良好的荧光性能，且具有一定的电化学性能，如通电变色或通电发光。
Description
技术领域
本发明涉及一种有机-金属薄膜的制备方法。
背景技术
金属有机类化合物作为一种新型有机无机杂化材料，具有高空隙率、孔道尺寸形状可调性、易于功能化等优点,在气体存储和分离、催化、载药、光电磁性材料等领域展示了良好的应用前景。金属有机化合物薄膜是一类厚度从纳米到微米，物理或化学附着在(功能化的)基质上的多层材料。理想状况下，这类材料具有表面光滑并且同质性高的特点。各种各样新颖的方法被用于制备金属有机化合物薄膜材料。
目前有机-金属薄膜的制备方法有很多，其中有比较传统的溶剂热法、逐层生长法、溶胶凝胶法、胶体沉积法以及比较新颖的微波合成法、分步液相外延生长法和电化学合成法等。但是这些方法还是存在着许多弊端：如溶剂热法虽然制备比较简便，但是其合成物质以粉体为主，难以产生致密的薄膜；溶胶凝胶法和胶体沉积法制备的薄膜厚度较难统一，均匀性不好；逐层生长法步骤繁琐，薄膜生长周期较长；微波合成法、分步液相外延生长法以及电化学合成法的发展还不成熟，生产成本较高。
发明内容
本发明是要解决目前制备有机-金属薄膜的方法中存在合成物质以粉体为主，难以产生致密的薄膜、薄膜厚度较难统一，均匀性不好、步骤繁琐，薄膜生长周期较长和生产成本较高的技术问题，从而提出一种有机-金属薄膜的制备方法。
本发明的一种有机-金属薄膜的制备方法是按以下步骤进行的：
一、混合样品：将4-氨基-3,5-二甲基吡唑、均苯四甲酸二酐和硝酸锌在反应釜中均匀混合，然后加入无水N,N-二甲基甲酰胺，超声10min～15min，得到装有混合溶液的反应釜；所述的4-氨基-3,5-二甲基吡唑和均苯四甲酸二酐的质量比为1:(1.3～2)；所述的4-氨基-3,5-二甲基吡唑和硝酸锌的质量比为1:(1.6～2)；所述的硝酸锌的物质的量与无水N,N-二甲基甲酰胺的体积比为1mol:(6mL～10mL)；
二、水热法：将步骤一得到的装有混合溶液的反应釜放入120℃的干燥箱中保温4h～5h，随炉冷却至室温，打开反应釜过滤，得到液体为过饱和溶液；
三、制备薄膜：采用旋涂或者喷涂的方法将步骤二得到的过饱和溶液涂到ITO或者FTO导电玻璃上，自然晾干后，在ITO或者FTO导电玻璃上得到有机-金属薄膜。
本发明的优点：
本发明采用的原理为水热合成的方法，将有机物和金属混合形成混合物，利用高温反应得到过饱和溶液，然后用喷涂或旋涂的方法得到薄膜；本发明的方法制备的薄膜厚度均一可控，表面光滑，并对其进行荧光和循环伏安的测试，发现此薄膜具有良好的荧光性能，且具有一定的电化学性能(如通电变色或通电发光)。
附图说明
图1为试验一步骤二得到的过饱和溶液自然晾干后的SEM图；
图2为试验一步骤三得到的有机-金属薄膜荧光性能测试图；
图3为试验一步骤三得到的金属-有机薄膜的循环伏安测试图，曲线1为第一次循环，曲线2为第二次循环，曲线3为第三次循环。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式为一种有机-金属薄膜的制备方法，具体是按以下步骤进行的：
一、混合样品：将4-氨基-3,5-二甲基吡唑、均苯四甲酸二酐和硝酸锌在反应釜中均匀混合，然后加入无水N,N-二甲基甲酰胺，超声10min～15min，得到装有混合溶液的反应釜；所述的4-氨基-3,5-二甲基吡唑和均苯四甲酸二酐的质量比为1:(1.3～2)；所述的4-氨基-3,5-二甲基吡唑和硝酸锌的质量比为1:(1.6～2)；所述的硝酸锌的物质的量与无水N,N-二甲基甲酰胺的体积比为1mol:(6mL～10mL)；
二、水热法：将步骤一得到的装有混合溶液的反应釜放入120℃的干燥箱中保温4h～5h，随炉冷却至室温，打开反应釜过滤，得到液体为过饱和溶液；
三、制备薄膜：采用旋涂或者喷涂的方法将步骤二得到的过饱和溶液涂到ITO或者FTO导电玻璃上，自然晾干后，在ITO或者FTO导电玻璃上得到有机-金属薄膜。
本实施方式的优点：
本实施方式采用的原理为水热合成的方法，将有机物和金属混合形成混合物，利用高温反应得到过饱和溶液，然后用喷涂或旋涂的方法得到薄膜；本发明的方法制备的薄膜厚度均一可控，表面光滑，并对其进行荧光和循环伏安的测试，发现此薄膜具有良好的荧光性能，且具有一定的电化学性能(如通电变色或通电发光)。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一所述的4-氨基-3,5-二甲基吡唑和均苯四甲酸二酐的质量比为1:1.5。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一至二之一不同的是:步骤一所述的4-氨基-3,5-二甲基吡唑和硝酸锌的质量比为1:2。其它与具体实施方式一至二之一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤一所述的硝酸锌的物质的量与无水N,N-二甲基甲酰胺的体积比为1mol:8mL。其它与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤二中将步骤一得到的装有混合溶液的反应釜放入120℃的干燥箱中保温5h。其它与具体实施方式一至四之一相同。
采用下述试验验证本发明效果：
试验一：本试验为一种有机-金属薄膜的制备方法，具体是按以下步骤进行的：
一、混合样品：将4-氨基-3,5-二甲基吡唑、均苯四甲酸二酐和硝酸锌在反应釜中均匀混合，然后加入无水N,N-二甲基甲酰胺，超声10min～15min，得到装有混合溶液的反应釜；所述的4-氨基-3,5-二甲基吡唑和均苯四甲酸二酐的质量比为1:1.5；所述的4-氨基-3,5-二甲基吡唑和硝酸锌的质量比为1:2；所述的硝酸锌的物质的量与无水N,N-二甲基甲酰胺的体积比为1mol:8mL；
二、水热法：将步骤一得到的装有混合溶液的反应釜放入120℃的干燥箱中保温5h，随炉冷却至室温，打开反应釜过滤，得到液体为过饱和溶液；
三、制备薄膜：采用喷涂的方法将步骤二得到的过饱和溶液涂到ITO导电玻璃上，自然晾干后，在ITO导电玻璃上得到有机-金属薄膜。
图1为试验一步骤二得到的过饱和溶液自然晾干后的SEM图，从图中可以看出，过饱和溶液自然晾干后可以得到表面为晶体形状的固体，具备培养单晶的潜力。
图2为试验一步骤三得到的有机-金属薄膜荧光性能测试图，从图中可以看出，在波长480nm～500nm之间存在强吸收峰，证明试验一步骤三得到的有机-金属薄膜具有较好的荧光性能，为其在体现荧光应用领域提供一定的理论依据。
图3为试验一步骤三得到的金属-有机薄膜的循环伏安测试图，曲线1为第一次循环，曲线2为第二次循环，曲线3为第三次循环，从图中可以看出在氧化和还原处均存在吸收峰，可以证明其在通电后具有氧化还原反应，可以为将来研究具有通电发光或者通电变色等电化学性能提供了可能性。
Claims (5)
1.一种有机-金属薄膜的制备方法，其特征在于有机-金属薄膜的制备方法是按以下步骤进行的：
一、混合样品：将4-氨基-3,5-二甲基吡唑、均苯四甲酸二酐和硝酸锌在反应釜中均匀混合，然后加入无水N,N-二甲基甲酰胺，超声10min～15min，得到装有混合溶液的反应釜；所述的4-氨基-3,5-二甲基吡唑和均苯四甲酸二酐的质量比为1:(1.3～2)；所述的4-氨基-3,5-二甲基吡唑和硝酸锌的质量比为1:(1.6～2)；所述的硝酸锌的物质的量与无水N,N-二甲基甲酰胺的体积比为1mol:(6mL～10mL)；
二、水热法：将步骤一得到的装有混合溶液的反应釜放入120℃的干燥箱中保温4h～5h，随炉冷却至室温，打开反应釜过滤，得到液体为过饱和溶液；
三、制备薄膜：采用旋涂或者喷涂的方法将步骤二得到的过饱和溶液涂到ITO或者FTO导电玻璃上，自然晾干后，在ITO或者FTO导电玻璃上得到有机-金属薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种有机-金属薄膜的制备方法，其特征在于步骤一所述的4-氨基-3,5-二甲基吡唑和均苯四甲酸二酐的质量比为1:1.5。
3.根据权利要求1所述的一种有机-金属薄膜的制备方法，其特征在于步骤一所述的4-氨基-3,5-二甲基吡唑和硝酸锌的质量比为1:2。
4.根据权利要求1所述的一种有机-金属薄膜的制备方法，其特征在于步骤一所述的硝酸锌的物质的量与无水N,N-二甲基甲酰胺的体积比为1mol:8mL。
5.根据权利要求1所述的一种有机-金属薄膜的制备方法，其特征在于步骤二中将步骤一得到的装有混合溶液的反应釜放入120℃的干燥箱中保温5h。
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