[发明专利]有机染料和多金属氧酸盐自组装的有机－无机复合膜

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机-无机复合薄膜，尤其涉及一种有机染料和多金属氧酸盐自组装的有机-无机复合膜。

背景技术

随着电子和信息科学的飞速发展，人们对材料科学的研究得到快速地发展，这也就要求器件需要微型化、多功能化、集成化等。然而单一物种组成制备的材料很难同时满足多种需要。而有机-无机复合膜将有机物和无机物在分子水平上进行结合，使材料即具有有机物的柔性特征又具有无机物的刚性性能。目前，有机-无机复合膜由于其在工业上具有潜在的应用而得到了广泛的研究。有机染料分子由于具有共轭的结构体系，使其在非线性光学、全息摄影术、数据储存和有机发光二极管具有潜在的技术应用。比如，有机染料由于在可见光区有很强的吸收，因而可以敏化具有大带宽的半导体材料，这就使它们在光能转换得到应用。还有我们使用的可录式光盘(CD-R)，其记录层主要是有机染料薄膜做成的。多金属氧酸盐(Polyoxometalates，POMs)，作为一类典型的无机金属氧簇化合物，具有丰富的结构、化学和物理上的性能，因而它在催化、医药和材料化学等领域具有重要的理论研究价值和广阔的应用前景。然而它们的这些潜力应用需要其薄膜的制备。层层自组装法是构筑有机-无机复合膜的一种有效方法。这种方法交替浸入到阴离子和阳离子的溶液中。利用层层自组装法，以POMs作为无机阴离子，简单的链状有机物为阳离子，制备了一系列的POMs-有机自组装超分子薄膜。但是，据我们所知，目前人们对有机染料和多金属氧酸盐的复合膜研究还相对较少。一般来说，水溶性的有机染料都是具有芳香环带电的染料分子，多金属氧酸盐是一类带有负电荷的大的无机簇合物。

发明内容

本发明的目的是制备一种有机染料和多金属氧酸盐和的有机-无机复合膜。

本发明是通过以下技术方案实现的，方法如下：首先，对石英玻璃片或玻碳电极进行清洗处理，用蒸馏水洗净，氮气吹干；然后将处理后的石英玻璃片或玻碳电极浸入到聚乙烯亚胺(PEI)溶液中阳离子化；再把经过阳离子化的基片交替浸入到多金属氧酸盐(POMs)的溶液和有机染料溶液中20min，每个沉浸步骤取出后用蒸馏水洗净，氮气吹干，循环这个步骤，即可制得不同层数的有机染料-多金属氧酸盐复合膜。

本发明采用的多金属氧酸盐为XW₁₂O₄₀(X＝B，Si，P)或过渡金属取代的[M₄II(H₂O)₂(PW₉O₃₄)₂]^10-u(M＝Co，Cu，Zn，Mn)。

本发明采用的三种阳离子有机染料为Bismarck brown Y(BBY)，Azure A(AzA)，Basic Blue 3(BB3)其结构式如下。

本发明制备的有机染料-多金属氧酸盐复合膜是首次合成的。这种复合膜即具有多金属氧酸盐丰富的电化学性能，又具有有机染料的特点，是一种具有多功能化的复合型的薄膜；尤其是用有机染料作为有机阳离子，该复合膜有望在光学材料上得到应用。

具体实施方式

实施例1：(BW₁₂/BBY)_n多层有机-无机薄膜的制备

首先，对石英片进行清洗：将石英玻璃片置于98％H₂SO₄与30％H₂O₂(7∶3v/v)的混合液中于80℃下浸渍处理40min，取出后用蒸馏水洗净；再浸入H₂O∶H₂O₂∶NH₃＝5∶1∶1(v/v/v)的混合液中于80℃下浸渍处理20min，取出后用蒸馏水洗净，氮气吹干，即得到成膜待用基片。

再将基片进行PEI阳离子化：将经过前述处理程序的基片浸入10mg/mL的聚乙烯亚胺PEI溶液中放置20min，取出后用蒸馏水洗净，氮气吹干。

然后再把经过PEI阳离子化的基片，交替地浸入4.0×10^-2M的BW₁₂溶液和1.0×10^-3M BBY溶液中，分别放置20min，每个沉浸步骤取出后用蒸馏水洗净，氮气吹干；重复循环以上步骤即可制得所需的(BW₁₂/BBY)_n多层有机-无机薄膜。