[发明专利]一种可催化C-C键偶联反应的多层复合薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多层复合薄膜的制备方法，尤其是涉及一种可催化C-C键偶联反应的多层复合薄膜的制备方法。

背景技术

近年来，薄膜技术得到突飞猛进的发展，无论在学术上还是在实际应用中都取得了丰富的成果，薄膜技术和薄膜材料的发展涉及几乎所有前沿学科，现已成为材料科学中最活跃的研究领域。所制备的各种类型的新材料、新结构、新功能的薄膜，对材料的研究和使用起到了巨大的推动作用。目前制备薄膜的方法很多，如（1）L-B（Langmuir-Blodgett）膜技术：LB膜有序度高，结构规整，但层间是亲水/疏水弱相互作用力，因而生成的LB膜是一种亚稳态结构，对热、时间、化学环境以及外部压力的稳定性差，另外，由于LB膜的制备需要昂贵的膜槽和严格的基底，因而限制了此技术的实际应用；（2）物理气相沉积法：包括蒸发法、溅射法、离子镀等，优点是工艺过程简单、无污染、耗材少、成膜均匀致密，与基体的结合力强，但是，物理气相沉积法要求材料必须气化，这限制了其使用范围；（3）化学气相沉积法：沉积成膜装置简单，成膜所需的反应原料容易获得，特别适用于在形状复杂的零件表面和内孔镀膜，但是，其沉积速率不高，容易腐蚀设备，且成膜温度较高，因此在使用上有一定的限制。

1991年Decher等人提出了由带相反电荷的聚电解质在液/固界面通过静电作用层层交替（Layer-by-Layer，LBL）沉积形成多层复合薄膜的新技术，即层层自组装（Layer-by-Layer Self-Assembly，LbLSA）技术。所谓层层自组装技术，即利用逐层交替沉积的方法，借助各层分子间的弱相互作用（如静电引力、氢键、配位键等），使层与层自发地缔和形成结构完整、性能稳定、具有某种特定功能的分子聚集体或超分子结构。层层自组装技术具有许多优点，如制备技术简单通用，不需要复杂、昂贵的仪器；成膜物质丰富；成膜驱动力的选择较多；产物有序性高；制备的多层复合薄膜具有良好的机械和化学稳定性；薄膜的成分、尺寸、厚度和形貌可控等等，因此层层自组装技术主要用于构筑纳米尺度的超薄多层复合薄膜并实现膜的功能化。层层自组装技术是一种非常安全、经济、简便的薄膜组装方式，能够在分子和材料水平上灵活地调控自组装薄膜的结构，对于组装功能化薄膜是一个非常好的选择，一般来说，长链的分子能够组成结构致密的薄膜，而短链的分子组成的薄膜有序性较差。现有用于催化C-C键偶联反应的催化剂一般为钯盐，催化时用量较大，不仅浪费能源，而且污染环境，不符合绿色化学和可持续发展的要求。功能性物质如蛋白质、DNA、无机纳米粒子、有机染料小分子和酶等的功能化多层复合薄膜已被成功制备。功能化薄膜具有吸附、催化、发光和光电特性等，可望在选择性催化剂、模拟细胞行为、药物缓释、生物传感器、选择性渗透薄膜及电极材料等方面有广泛的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种制备过程简单且成本低的可催化C-C键偶联反应的多层复合薄膜的制备方法。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种可催化C-C键偶联反应的多层复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：

1）将浓硫酸和双氧水以2～3:1的体积比组成混合溶液，将基底材料放入该混合溶液中，于40～90℃加热20～60分钟后取出，用蒸馏水反复清洗干净；

2）将水、双氧水和氢氧化铵以4～6:1～2:1～2的体积比组成混合溶液，将上述基底材料放入该混合溶液中，于40～80℃加热20～50分钟后取出，用蒸馏水反复清洗干净，干燥；

3）将上述干燥的基底材料放入有机修饰剂溶液中，浸泡20～30分钟后，取出基底材料并用蒸馏水反复清洗干净，干燥；

4）将上述在有机修饰剂溶液中浸泡后的干燥的基底材料放入钯盐溶液、铂盐溶液或铜盐溶液中，浸泡20～40分钟后取出，用蒸馏水冲洗干净，干燥，然后放入铂配合物溶液中，浸泡20～40分钟后取出，用蒸馏水冲洗干净，干燥，在基底材料的表面形成一层薄膜；

5）重复步骤4）多次，在基底材料的表面形成多层薄膜，即为多层复合薄膜。

优选地，所述的有机修饰剂为聚二甲基硅氧烷、聚醚酰亚胺和聚酰亚胺中的任意一种。聚二甲基硅氧烷、聚醚酰亚胺或聚酰亚胺能够改善薄膜的复合效果，使层层自组装的多层复合薄膜的表面更均一，且表面的颗粒也更致密。

优选地，所述的有机修饰剂的浓度为10～15mg/mL。