[发明专利]一种金属-有机配位结构的构筑方法

说明书

本发明公开了一种金属‑有机配位结构的构筑方法，本发明通过在表面可控引入特定类型与浓度的金属原子以及调控分子与金属原子的比例实现了金属‑有机配位结构的构筑，卤代萘酚分子与铁原子在表面共沉积并在特定温度下退火后形成具有O‑Fe‑O，C‑Fe‑C两种配位键的金属‑有机配位结构，与过去只包含单一配位键的金属‑有机配位结构相比，该配位结构具有更加特殊复杂的电学、磁学性质，同时该结构具有更多的反应活性位点，在催化、分子识别等领域中具有更广泛的潜在应用前景。

技术领域

本发明涉及一种新型金属-有机配位结构的构筑方法。

背景技术

近几十年来，分子表面自组装以及表面反应被广泛应用于纳米尺度的表面功能化及图案化，从而进一步被应用于功能性纳米材料以及有机电子学等领域。随着表面科学技术的发展，扫描隧道显微镜（STM）作为表面反应观测分析工具发挥了巨大的作用，它能够实时地得到在实空间中表面原子排列的图象和有关电子性质,可应用于表面形貌和与表面电子行为有关的物理、化学现象。借助扫描隧道显微镜精准的成像功能和强大的谱学功能,能够更加直观的认识到整个表面反应的路线和背后的机理。

表面自组装和表面反应作为精准制备低维纳米结构的可行方法，主要利用氢键、卤键、配位键、偶极相互作用、范德华力等非共价相互作用以及共价相互作用来构筑一些具有特定功能且复杂有序的结构。其中，金属配位键相较于共价键，具有可逆性，因此有机金属配位结构具有一定的自修复能力；而与其他的非共价相互作用相比，配位键的强度相对较高，因此有机配位结构较其他自组装结构具有更高的热稳定性。

有机金属配位结构可以保证结构稳定性的同时随着外界环境的变化而改变，并且在电学、催化和气体分离等中都有很大的应用空间，已经广泛被用于构筑具有所预期功能的新型纳米结构。通过表面自组装和表面反应，能够得到性能良好的有机金属配位结构。然而，只包含单一配位键的有机金属配位结构，其电学、磁学性质单一，限制了材料的实际应用。因此，需要一种包含多种配位键的有机金属配位结构来解决以上问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种金属-有机配位结构的构筑方法，该方法所采用的技术方案具体包括以下步骤：

步骤1，室温下将卤代萘酚分子和铁原子依次沉积到金属单晶表面，得到带有卤代萘酚分子和铁原子的金属基底；

步骤2，将步骤1中得到的带有卤代萘酚分子和铁原子的金属基底进行退火处理，得到带有卤代萘酚分子和铁原子的金属基底。

进一步的，步骤1中，卤代萘酚分子为3-溴-2-萘酚；金属单晶表面为Au(111)。

进一步的，步骤1中，具体步骤为：在石英坩埚中装填卤代萘酚分子，装入进样腔中，将卤代萘酚分子加热升华之后，在金属单晶表面沉积卤代萘酚分子，完成卤代萘酚分子沉积之后将样品传入制备腔，以含铁金属源进行金属原子的加热沉积，得到带有卤代萘酚分子和铁原子的金属基底。

进一步的，步骤2中，具体操作过程为：将带有卤代萘酚分子和铁原子的金属基底，从室温加热至退火温度348K进行退火。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的制备工艺简单可控；本发明在超高真空环境下进行反应，产物纯度高；反应物在表面上反应率高，减少了原料的浪费；生成的金属-有机结构实现了金属-有机配位结构，与已有的配位键种类单一的金属-有机配位结构相比，而这种新型金属-有机配位结构具有O-Fe-O，C-Fe-C这两种金属-有机配位键，丰富了该结构的电学性质。

附图说明

图1为3-溴-2-萘酚的结构式和模型图。

图2 为本发明实施例1的3-溴-2-萘酚分子沉积到Au(111)表面上室温时的STM扫描图像和最佳模型。

图3为本发明实施例2的3-溴-2-萘酚分子沉积到Au(111)表面上，铁原子沉积时间为60s，加热到348K，退火后的STM扫描图像和最佳模型。