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专利号: 2018110412294
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种硒、硫掺杂石墨烯量子点修饰金属卟啉纳米管光敏传感材料的制备方法,其特征在于包括以下步骤:

步骤1:硒、硫掺杂石墨烯量子点的制备:将硒粉与氧化石墨溶液在硫化氢气氛下搅拌,至溶液澄清透明时转移到聚四氟乙烯反应釜中;反应结束后,离心,洗涤,干燥,得到硒、硫掺杂石墨烯量子点,保存备用;硒粉的添加量为0.48-0.60 g;氧化石墨的添加量为0.21-

0.5 g;在搅拌前通入硫化氢气体5-15 min;在硫化氢气氛下搅拌时间为15-30 min;在聚四氟乙烯反应釜中反应温度为160℃,反应时间为8 h;在通风处中打开反应釜;收集产物时,离心速率为5000-8000 rpm,时间为8-10 min,并用去离子水洗涤3次;真空干燥温度为70℃,时间为8 h;

步骤2:金属卟啉纳米管的制备:在反应瓶中,加入溶有金属氯化物,苯甲酸及去离子水的N,N-二甲基甲酰胺溶液,磁性搅拌,再加入四羧基苯基卟啉,室温下机械搅拌,然后转入聚四氟乙烯反应釜中反应,产物离心,洗涤,干燥,得到金属卟啉纳米管,保存备用;N,N-二甲基甲酰胺的添加量为4-8 ml,金属氯化物的添加量为20-40 mg,所述金属为锌、钴或铁,苯甲酸的添加量为500-800 mg,去离子水的添加量为400-600μL;磁性搅拌时间为10-30 min;所述四羧基苯基卟啉的添加量为20-40 mg;机械搅拌时间为20-30 min,在聚四氟乙烯反应釜中反应温度为120℃,反应时间为24 h;产物在5000-8000 rpm下离心5-10 min收集;

无水乙醇及去离子水分别洗涤2次;真空干燥温度为60℃,时间为8 h;

步骤3:硒、硫掺杂石墨烯量子点/金属卟啉纳米管复合材料的制备:将溶于N,N-二甲基甲酰胺中的硒、硫掺杂石墨烯量子点与溶于N,N-二甲基甲酰胺中的金属卟啉纳米管超声分散,涂布在导电玻璃上;

步骤4:硒、硫掺杂石墨烯量子点修饰金属卟啉纳米管光敏传感材料的制备:将导电玻璃置于旋涂机中,旋涂聚二甲基硅氧烷溶液,真空干燥,固化为薄膜后,将薄膜从导电玻璃上剥离,得到柔性的硒、硫掺杂石墨烯量子点修饰金属卟啉纳米管光敏传感材料。

2.如权利要求1所述的一种硒、硫掺杂石墨烯量子点修饰金属卟啉纳米管光敏传感材料的制备方法,特征在于,步骤1中,所述氧化石墨的制备方法如下:在冰水浴中,往反应瓶中加入100 ml的浓硫酸,搅拌下加入含有2 g硝酸钠和4 g纯度为99.5% 石墨粉的混合物,搅拌10 min后;再分三次加入12 g高锰酸钾,控制反应温度为15℃,搅拌5 min后升温到35℃,继续搅拌30 min;再缓慢加入300 ml去离子水,继续搅拌20 min后,加入20 ml双氧水,待溶液变成亮黄色时趁热过滤,并使用5% 盐酸溶液和去离子水洗涤,直到滤液中无硫酸根检测到为止,最后将产物置于60℃真空干燥箱中干燥5 h,保存备用。

3.如权利要求1所述的一种硒、硫掺杂石墨烯量子点修饰金属卟啉纳米管光敏传感材料的制备方法,特征在于,步骤2中,所述四羧基苯基卟啉的制备方法如下:在反应瓶中加入

200 ml丙酸,加热至微沸时,再加入5.1 ml的对羧基苯甲醛,搅拌3 min至溶液澄清透明,加热升温至130℃回流,10 min后通过恒压滴液漏斗滴加用30 ml丙酸溶解的6.7 ml新蒸吡咯,在0.5 h内滴完,继续在回流状态反应2 h,关闭热源,待温度下降到100℃时将反应液迅速转移至大烧杯中,逐渐冷却至室温,加入30 ml乙醇,在冰箱冷藏室中静置过夜,抽滤,先用无水乙醇洗涤至滤液为无色,然后用热水洗涤,在60℃的真空烘箱中干燥,5 h后溶解于

100 ml的去离子水中,加入无水碳酸钠调节pH至12,过滤以除去焦油,然后用质量分数为8%的稀盐酸调节pH至4-5,如此反复5次,在pH=6时,用正丁醇分4次萃取,静置3 h分液3小时,取上层紫红色正丁醇层,然后真空旋蒸得到紫色晶体四羧基苯基卟啉,保存备用。

4.如权利要求1所述的一种硒、硫掺杂石墨烯量子点修饰金属卟啉纳米管光敏传感材料的制备方法,特征在于,步骤3中,溶有硒、硫掺杂石墨烯量子点的N,N-二甲基甲酰胺的添加量为5-10 ml,其中硒、硫掺杂石墨烯量子点的浓度为1 mg/ml;溶于金属卟啉纳米管的N,N-二甲基甲酰胺的添加量为1-5 ml,其中金属卟啉纳米管的浓度为1 mg/ml;超声分散时间为1 h,所述导电玻璃为ITO导电玻璃、FTO导电玻璃或TCO导电玻璃。

5.如权利要求1所述的一种硒、硫掺杂石墨烯量子点修饰金属卟啉纳米管光敏传感材料的制备方法,特征在于,步骤4中,所述聚二甲基硅氧烷溶液的添加量为1-3μL;真空干燥温度为60℃,干燥5 h。