[发明专利]一种在柔软基质表面制备富勒烯花球的方法

说明书

技术领域

本发明属于功能纳米材料领域，特别涉及一种在柔软基质表面制备富勒烯花球的方法。

背景技术

富勒烯（C₆₀）因其特殊的分子结构和优良的光电性质而在功能纳米材料科学领域备受关注。近期研究结果表明，通过控制C₆₀的自组装结构形貌，可有效改善功能材料的性能（Guld D.M.,et al,Chem.Soc.Rev.,2009,38,1587–1597）。目前已有诸多研究报道通过修饰C₆₀表面达到控制其自组装结构形貌，比如在不同的C₆₀衍生物中，已经观察到圆球状、棒状、线状、碟片状、囊泡状、管状以及复杂的花状等结构形貌（Babu S.S.,et al,Chem.Soc.Rev.,2010,39,4021–4035）。获得大的比表面积和复杂的微观表面结构对改善功能材料的性能尤为重要，应当指出的是，为了最大程度地保留富勒烯固有的结构和性质特征，一般需由未修饰的富勒烯或者较小程度修饰的富勒烯衍生物来制备自组装结构形貌，但所得的形貌却都相对比较简单，比表面积小，如光滑表面的圆球、线状、棒状等形貌。近期报道的一种含有长烷基链的富勒烯衍生物可自组装形成复杂的花状结构（Nakanishi T.,et al,Small,2007,3,2019–2023），但缺点是该分子中引入了较大取代基，使所得到的复杂结构材料中富勒烯本身的含量低于50%，严重削弱了富勒烯固有的光电性质。因此既能保证富勒烯含量高，又能可控制备富勒烯复杂自组装结构，对基于富勒烯的功能材料而言依然具有一定挑战性。另外对于柔软基质比如羊毛面料、真丝面料和塑料等表面的功能化不仅在发展功能纺织面料方面具有重要意义，而且在目前发展迅速的有机柔性材料方面也具有应用前景，因此在柔软基质表面制备富勒烯花球对于发展功能纺织材料和柔性材料很有必要性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种在柔软基质表面制备富勒烯花球的方法，该方法在富勒烯分子中引入了一个相对较小的苯甲酸酯基取代基，获得的衍生物中富勒烯的含量高，超过了70%，操作过程简单快速，可在多种柔软基质上和在室温自然环境下制备，在功能纺织材料和柔性材料等领域具有潜在的应用前景

本发明的一种在柔软基质表面制备富勒烯花球的方法，包括：

（1）氮气保护下，富勒烯C₆₀、对甲酰基苯甲酸甲/乙酯和肌氨酸在甲苯中反应，反应温度为90-115℃，反应时间为5-10h，分离提纯，得到富勒烯衍生物；

（2）将上述富勒烯衍生物溶解在溶剂中，然后滴在柔软基质上自然干燥，即得富勒烯花球。

所述步骤（1）中的富勒烯C₆₀、对甲酰基苯甲酸甲/乙酯、肌氨酸、甲苯的质量比为5:1:3:2900。

所述步骤（1）中得到的富勒烯衍生物的结构式为

所述步骤（2）中的溶剂为体积比10:1的氯仿/乙醇、10:1的氯仿/正丙醇或体积比10:1的氯仿/乙酸乙酯。

所述步骤（2）中的柔软基质为羊毛面料、真丝面料、尼龙塑料或香樟树叶。

所述步骤（2）中的自然干燥的温度为10-25℃。

有益效果

（1）本发明克服了现有富勒烯基材料结构形貌简单、比表面积小或富勒烯含量低等缺点；（2）本发明通过引入一个较小的苯甲酸酯基来调控富勒烯分子的自组装行为，保证了较高的富勒烯含量，同时又得到了比表面积大的富勒烯花球；

（3）本发明制备方法简单快速，可在室温自然环境下制备；

（4）本发明可通过利用不同极性的溶剂在柔软基质表面来制备富勒烯花球；

（5）本发明采用了常见的柔软基质羊毛面料、真丝面料、尼龙塑料和香樟树叶，扩大了其可能的应用范围；

（6）本发明在柔软基质表面制备的富勒烯花球，具有高的比表面积和富勒烯含量，在发展功能纺织材料和柔性材料等领域都具有潜在的应用前景。

附图说明

图1是实施例2得到的富勒烯花球的扫描电镜图；

图2是实施例3得到的富勒烯花球的扫描电镜图；

图3是实施例4得到的富勒烯花球的扫描电镜图；

图4是实施例5得到的富勒烯花球的扫描电镜图；

图5是实施例6得到的富勒烯花球的扫描电镜图；

图6是实施例7得到的富勒烯花球的扫描电镜图。

具体实施方式