[发明专利]三枝偶氮苯分子及其制备方法

说明书

本发明提供三枝偶氮苯分子及其制备方法，通过两步反应获得目标分子，即首先把2，4，6‑三氨基苯酚进行重氮化获得重氮盐，然后再把其与间苯二甲酸进行偶合得到三枝的偶氮苯分子。与其他偶氮苯小分子相比，由于分子间大的空间位阻以及多重分子间氢键的存在，使其在能量值与半衰期上有很大改善，在进一步的研究中计划把其接枝在石墨烯或者聚合物模板上，以利于能量密度的进一步提升，从而有利于太阳能储热。

技术领域

本发明涉及功能材料领域，更具体地说涉及一种新型偶氮分子的设计及制备方法，其在可见光太阳能存储领域具有广泛的应用前景。

背景技术

高效捕捉太阳能并把其循环转换为其他形式的能量(如电能，化学能，和热能)进行利用成为近年来的研究焦点。目前不同类型的太阳能电池(包含无机，有机，复合材料，具有金属氧化宽键的光催化类燃料系统)对于太阳热的收集和储存很大程度上依赖流体物质。比如水，空气，融熔盐和相转变材料。特别是，具有高相转变焓的材料在储存太阳能方面占据非常大的优势。另一种鲜有人知但是高度受欢迎的太阳能储能方法是:利用光致变色的分子转换和储存太阳能(以热的形式)。这种分子的特点是在光的照射下发生异构化，由稳定态转变为亚稳态，从而把能量储存在化学键中，当受到外界刺激比如光照或者加热时释放出热量，并且再次回复到稳定态。这类材料与其他太阳能装置以及相转变材料相比最独特的优势是能够实现离网式储能和释放能量。而且除此自外，这种材料由于制造简单，操作方便，在热释放可控的大尺寸和便携式器件方面可以对其进行深入研究。目前具有可逆的光致变色特点的分子主要有蒽，二苯基乙稀，富瓦烯，降冰片二烯，偶氮苯等。与其他分子相比，偶氮苯价格较低，容易合成，多次光致异构循环之后依然保持显著的化学稳定性，并且在很长时间照射后产生的分解微不足道。

不过未被取代的偶氮苯能量密度低，半衰期短，光照之后，几秒钟就会自然放热回复到反式的稳定状态下，因此对偶氮苯进行恰当的分子设计以提高其能量密度和半衰期成为重中之重，目前主要的方法有两个，一个是通过改变偶氮苯分子的电子云密度来增加能量和稳定性，另一个是利用位阻效应和分子间氢键的相互作用提高能量和稳定性。

发明内容

本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种能够存储太阳能的材料，制备一种新的具有高储能密度、长半衰期的三枝偶氮苯材料。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现。

三枝偶氮苯分子，具有三枝结构和形成多重氢键，其结构式如下：

三枝偶氮苯分子的制备方法，按照下述步骤进行：

步骤1，重氮化：将1，3，5-三氨基苯酚、浓盐酸以及亚硝酸钠置于反应容器中，在冰浴条件下反应20-60min，1，3，5-三氨基苯酚和浓盐酸以及亚硝酸钠的摩尔比为(1-2)∶(6-8)∶(3-4)，得到重氮盐溶液；

步骤2，耦合：在无氧条件下，把步骤1制备得到的重氮盐溶液滴加到间苯二甲酸中，反应8-12h，其中，1，3，5-三氨基苯酚和间苯二甲酸的摩尔比是(1-2)∶(2-4)，间苯二甲酸溶解在30ml的NaOH水溶液里，间苯二甲酸和NaOH的摩尔比是(1-2)∶(1-3)，上述反应结束后，向反应体系中加入盐酸使其析出，水洗、分离、蒸馏和干燥后，得到三枝偶氮苯分子(AZO)。

在步骤1中，冰浴条件下反应20-40min。

在步骤1中，1，3，5-三氨基苯酚、浓盐酸以及亚硝酸钠的摩尔比为1∶(6-7)：(3.3-3.6)。

在步骤2中，使用惰性保护气体为反应体系提供无氧条件，如氮气、氦气或者氩气。

在步骤2中，重氮盐溶液滴加到间苯二甲酸中，反应8-10h。

在步骤2中，1，3，5-三氨基苯酚和间苯二甲酸的摩尔比是1∶3，间苯二甲酸和NaOH的摩尔比是1∶2。