[发明专利]溶液法制备单晶一维或准一维有机纳米材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机纳米材料的制备方法，更具体的是涉及溶液法制备单晶一维或准一维有机纳米材料的方法。

背景技术

近年来，有机小分子纳米材料由于其独特的光电性质、功能多样性以及易裁剪性等，越来越引起人们的极大兴趣，成为一个十分活跃的、崭新的前沿研究领域，它为未来新型光电器件的制备和改进等奠定了新的思路和方法。再沉淀法(J.Am.Chem.Soc.125(2003)6740)也逐渐成为制备有机纳米材料简单且行之有效的方法。利用化合物在不同溶剂中溶解度不同的方法，各种有机物如低分子量的芳香化合物、聚二炔类化合物和有机染料等已经被成功制备成纳米材料，然而利用这种物理聚集的方法往往得到仅是零维的纳米颗粒。另外，经典的自组装法(J.Am.Chem.Soc.126(2004)5234)也可以靠分子间很强烈的相互作用使有机分子在其本体溶液中聚集形成一维结构，然而这种方法也仅仅适用于某些分子骨架上具有特定识别基团的化合物。此外，以前报道的诸多方法比如气相沉积法需要高温而且容易对最终产物造成破坏(Adv.Mater.15(2003)，1361；)，多孔氧化铝硬模板法(J.Am.Chem.Soc.124(2002)13370)和表面活性剂的软模板法(Angew.Chem.Int.Ed.，42(2003)2883)都需要繁琐的后处理过程，而且每次的产量也很有限。另外，以上各种方法得到的一维有机纳米材料往往都是多晶或者非晶的结构。因此，如何采用一种普遍且简单的方法得到单晶一维和二维的有机纳米材料成为非常具有挑战性的课题。而且，大量地高产率地控制合成单晶一维或二维有机纳米材料，也对其在未来光电纳米器件方面的应用起决定性作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备单晶一维或准一维有机纳米材料的方法。该方法具有简单有效、成本低廉、可控性好以及普适性的优点。

本发明所提供的制备单晶一维或准一维有机纳米材料的方法，步骤如下：

1)将有机化合物溶于良溶剂中以形成溶液，并将所述溶液与所述有机化合物的不良溶剂混合、搅拌，在混合溶液中得到所述有机化合物的晶核；其中，所述良溶剂与不良溶剂互溶；

2)将含有所述有机化合物的晶核的混合溶液静置陈化，得到单晶一维或准一维有机纳米材料。

所述有机化合物具体可为偶极-偶极作用的分子内电荷转移化合物、氢键作用的化合物、芳香族共轭化合物或金属配合物。

其中，所述偶极-偶极作用的分子内电荷转移化合物选自下述化合物中的一种：

2)所述氢键作用的化合物选自下述化合物中的一种：

3)所述芳香族共轭化合物选自下述化合物中的一种：

4)所述金属配合物为下述化合物中的一种：

本发明中所使用的良溶剂和不良溶剂必须能够互溶，而且目标有机物在两种溶剂中的溶解度必须有较大差别，使目标有机物在溶剂交换时可以析出。所述步骤1)中优选将所述有机化合物良溶剂的溶液加入到不良溶剂中，有机分子与不良溶剂间的憎溶作用力可以使很多有机物形成纳米晶核，成核以后，分子之间靠超分子相互作用力定向聚集排列生长。本发明通过控制有机物的分子结构从而控制分子间的相互作用力，进而得到各种形貌的单晶一维或准一维有机纳米材料，其特点是所得纳米结构的形貌由分子本身的结构特点决定。

其中，所用的良溶剂选自下述溶剂中的一种：乙酸、甲醇、四氢呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、乙醇、乙腈和丙酮。

所用的不良溶剂选自下述溶剂中的一种：水、氨水、水与乙醇的混合溶剂、以及水与四氢呋喃的混合溶剂，优选为水。其中，水与乙醇的混合溶剂中水、乙醇的比例，以及水与四氢呋喃的混合溶剂中水、四氢呋喃的比例以调节到所述目标有机物适合的溶解度为宜，具体数值根据不同物质有不同的比例。

所述良溶剂与不良溶剂的体积比具体可为1∶100-1∶10，优选为1∶50。

步骤1)中所述有机化合物在所述良溶剂中的浓度为1×10^-4mol/L-所述有机化合物在所述良溶剂中的溶解度，优选为1×10^-3mol/L。

步骤2)中所述静置陈化的温度为-20℃-100℃，优选为室温。

本发明利用简单的溶剂交换法，通过将交换溶剂成核与分子间超分子相互作用力引导晶核生长两种机制相结合，成功制备了一系列的各种形貌(如：纳米线、纳米片、纳米棒、纳米管、纳米带等)的有机纳米材料。通过改变分子本身结构从而在大小、方向和空间位阻等方面调节分子间的相互作用力的情况，进而调节最终所得纳米材料的形貌。