[发明专利]芘四磺酸/紫晶类衍生物电荷转移复合物的有机微/纳米材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及芘四磺酸/紫晶类衍生物电荷转移复合物的有机微/纳米材料及其制备方法。

背景技术

随着近年来微/纳米技术的飞速发展，以及有机材料在光电性质、场效应器件方面的优异性能及其具所有独特的电磁学特性，有机微/纳米材料近年来吸引了化学、物理学、电子信息学等诸多领域广大科学家越来越广泛的重视，同时由于现代工业、民用领域材料的微/纳米化趋势愈加明显，大量纳米尺度的器件广泛应用于日常生活之中。因此，基于有机小分子自身的结构特点，制备新型的有机功能型晶体材料，成为一项受到日益重视的工作。

有机微/纳米材料的设计及制备往往是基于单晶性良好的有机小分子，由其特定的电子结构等因素，从而形成具有一定性能的晶体材料。这其中，特别是由双组份有机分子所形成的微/纳米材料中，很大一部分是基于电荷转移作用，即采用有机给电子体和有机接受电子体，进而形成电荷转移晶体。在这方面，最为重要的工作是制备四硫富瓦烯(TTF)-四氰基对醌二甲烷(TCNQ)体系的有机微/纳米材料，这两种分子及其各自的衍生物大大扩展了有机材料的范围，并通过两类分子在晶体中空间排布的变化，使得该电荷转移复合物类的有机微/纳米材料其性能上有着很大的区别。

但除此之外，由其它种类的有机给电子体和有机接受电子体通过电荷转移作用所形成的有机微/纳米材料则较少见诸报道，并且没有引起相关领域科学家和应用上的广泛关注。且传统的电荷转移复合物有机微/纳米材料的制备过程较为复杂，给电子体和接受电子体的合成过程较为繁琐，需要大量的有机溶剂，且产率较低，得到的有机小分子往往水溶性很差，结晶能力也随着有机分子的结构日益复杂而下降，易形成非晶沉淀或多晶，导致材料的性能下降，不能应用于现实生产之中。因此开发一种原料较易获得，水溶性好，结晶能力强，晶体材料制备过程较为绿色的新型有机微/纳米材料，是一项日益紧迫且有着十分重要现实意义的工作。且制备新型电荷转移复合物的有机微/纳米材料也将为有机材料在化学、物理、电子信息领域的发展，开拓一个十分具有应用前景的新的方向。

发明内容

本发明基于一种有机给电子体1，3，6，8-芘四磺酸四钠盐(1，3，6，8-Pyrenetetrasulfonic acid tetrasodium salt)和一类合成较为简单的有机接受电子体紫晶类衍生物。利用两类分子多电荷性的特征，及其所具有的较高的水溶性的特点，通过溶剂挥发或溶剂扩散等简单的制备方法，得到了一系列新型的芘四磺酸/紫晶类衍生物有机微/纳米材料，其结构为通过电荷转移作用所形成的单晶形式。

本发明所涉及的有机微/纳米材料，其单晶以针状或片状或块状晶体的形式存在，其中针状晶体的轴向长度在10纳米-10000微米，径向长度在5纳米-1000微米，片状或块状晶体的厚度在10纳米-500微米，长度在100纳米-1000微米。

本发明所涉及的有机给电子体1，3，6，8-芘四磺酸四钠盐(1，3，6，8-Pyrenetetrasulfonic acid tetrasodium salt)是一种已经商业化市售的化合物。

本发明所涉及的有机接受电子体紫晶类衍生物，为4，4’-联吡啶双季铵化盐的衍生物，其二正离子化合物的相应结构有，

本发明所涉及的有机接受电子体紫晶类衍生物，即4，4’-联吡啶双季铵化盐的衍生物，其所带的阴离子分别是氯(Cl^-)，溴(Br^-)，碘(I^-)，高氯酸根(ClO₄^-)，六氟磷酸根(PF₆^-)。

本发明所涉及的有机接受电子体紫晶类衍生物，均是由4，4’-联吡啶与相应的具有目标化合物取代基的氯，溴，碘等卤代物，在N，N-二甲基甲酰胺中回流8小时，经过沉淀，甲醇中重结晶得到的。采用¹H NMR，ESI-MS等表征手段确定其化学结构。

本发明所涉及的有机接受电子体紫晶类衍生物，其高氯酸盐和六氟磷酸盐形式的目标衍生物，均是将上述卤代紫晶类衍生物分子通过离子交换的方法，将高氯酸钠和六氟磷酸银中的相应阴离子置换到紫晶类衍生物分子上，以增强目标有机电子接受体在水中的溶解性。

本发明所涉及的有机微/纳米材料的制备过程，其可分为溶剂挥发和溶剂扩散两种。

步骤1)通过溶剂挥发过程制备有机微/纳米材料的过程，其步骤如下：