氨基酸类过渡金属配合物纳米线材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种氨基酸类过渡金属配合物纳米线材料及其制备方法。所述纳米线材料中的过渡金属选自铬(Cd)、铜(Cu)、锌(Zn)、钙(Ca)和钴(Co)，所述氨基酸衍生物类有机配体为Fmoc‑L‑蛋氨酸(FLM)，所述纳米线材料中的过渡金属与氨基酸衍生物类有机配体的摩尔比例为1:0.5至1:8。根据本发明专利技术的金属Fmoc‑L‑蛋氨酸配合物凝胶纳米线结构稳定，制备方法简单，产率高，有利于大规模工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
氨基酸类过渡金属配合物纳米线材料的制备方法
本专利技术属于材料合成领域，具体而言，涉及一种氨基酸类过渡金属配合物纳米线材料及其制备方法。
技术介绍
按照传统的方法，超分子凝胶的合成方法是将凝胶因子溶解在适当的溶剂中加热，然后冷却至室温，得到目标产物凝胶。自从Naota和Koori第一次观察到超声可以诱发形成凝胶以来，超声波作为一种意想不到但是非常有效的刺激促使形成氢键，π-π堆积作用，或者范德华作用而受到前所未有的关注。而氨基酸及其衍生物在凝胶设计与制备中越来越受到人们的关注，因为氨基酸及其衍生物同时拥有羧基-COOH和氨基-NH2，每一个单元在金属-有机凝胶体系中可以通过金属离子与这两个基团的配位作用连接起来，在结构上类似于缩氨酸链和羧酸的配合物。而且，在自然界中，氨基酸及其衍生物都是具有L型的手性，因此，这些独一无二的特性使得氨基酸及其衍生物在金属-有机凝胶中作为手性前体可以带来手性和螺旋的结构，产生独特的仿生物功能和性质。纳米线是一种具有在横向上被限制在200纳米以下(纵向没有限制)的一维结构。由于其具有高导电率等不同于块体材料的优异性能，越来越引起人们的注意。根据组成材料的不同，纳米线可分为不同的类型，包括金属纳米线，半导体纳米线和绝缘体纳米线等。纳米线可以由悬置法、沉积法或者元素合成法制得。实验室中生长的纳米线通常分为两种，分别为垂直于基底平面的纳米线和平行于基底平面的纳米线。然而，明确的合成方法往往工序负责且收率较低，因此仍然需要开发一种更高效便捷的制备方法。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供通过在超声作用下进行过渡金属与氨基酸衍生物类有机配体的凝胶反应得到了氨基酸类过渡金属配合物纳米线材料及其制备方法。本专利技术的一个目的在于提供一种氨基酸类过渡金属配合物纳米线材料，所述纳米线材料中的过渡金属选自铬(Cd)、铜(Cu)、锌(Zn)、钙(Ca)和钴(Co)，所述氨基酸衍生物类有机配体为Fmoc-L-蛋氨酸(FLM)，所述纳米线材料中的过渡金属与氨基酸衍生物类有机配体的摩尔比例为1:0.5至1:8，优选为1:1至1:4，进一步优选为1:1.5至1:3，最优选为1:2。优选地，所述氨基酸类过渡金属配合物纳米线材料的直径为10至200nm，优选为15至180nm，进一步优选为20至160nm，长度可以为0.5至200μm，优选为0.5至150μm，更优选为1至120μm。本专利技术的另一个目的在于提供一种氨基酸类过渡金属配合物纳米线材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：1)将Fmoc-L-蛋氨酸加入浓度为0.01mol/L至0.1mol/L的NaOH溶液中搅拌至溶解，得到配体Fmoc-L-蛋氨酸钠溶液；2)再将金属盐溶于水中搅拌至溶解，得到浓度为0.001mol/L至0.1mol/L的过渡金属盐水溶液，浓度优选为0.005mol/L至0.05mol/L，更优选为0.01mol/L至0.04mol/L，最优选为0.025mol/L；3)室温下将步骤2)中得到的金属盐水溶液在功率为50W的KQ-50超声仪中超声条件下加入到配体Fmoc-L-蛋氨酸钠水溶液中，继续超声2-5min，得到相应的金属Fmoc-L-蛋氨酸配合物凝胶纳米线(金属-FLM)。优选地，上述步骤1)中，相对于1mmol的Fmoc-L-蛋氨酸，使用3-5mL的所述NaOH溶液进行溶解。优选地，上述步骤2)中，所述金属盐选自醋酸铬(CdAc2)、醋酸铜(CuAc2)、醋酸锌(ZnAc2)、醋酸钙(CaAc2)和醋酸钴(CoAc2)。优选地，上述步骤3)中，金属盐与Fmoc-L-蛋氨酸的摩尔比例为1:0.5至1:8，优选为1:1至1:4，进一步优选为1:1.5至1:3，最优选为1:2，优选地，上述步骤3)中超声时间优选3-5min。可选择地，在步骤3)后，对得到的金属Fmoc-L-蛋氨酸配合物凝胶纳米线进行干燥处理，所述干燥在40-80℃的烘箱中进行。有益效果根据本专利技术的金属Fmoc-L-蛋氨酸配合物凝胶纳米线结构稳定，制备方法简单，产率高，有利于大规模工业化生产。附图说明图1为实施例3中Zn-FLM凝胶形成前的透射电镜TEM照片(TEM)(纳米颗粒)(左图)和凝胶形成后的透射电镜图(TEM)(纳米纤维)(右图)。图2为根据对比实施例1和2中采用Pb2+或Ni2+作为过渡金属盐与配体Fmoc-L-蛋氨酸反应生成物的透射电镜图(TEM)，其中左图为Pb2+，右图为Ni2+。图3为根据对比实施例3和4中采用Fmoc-S-三苯基-L-半胱氨酸作为配体与过渡金属盐(左图：CdAc2，右图：ZnAc2)反应生成物的透射电镜(TEM)图。图4是分别根据本专利技术实施例1-5中得到的五种氨基酸类过渡金属配合物的透射电镜(TEM)图。图5是分别根据本专利技术实施例1-5中得到的五种氨基酸类过渡金属配合物的扫描电镜(SEM)图。图6是分别根据本专利技术实施例1-5中得到的五种氨基酸类过渡金属配合物的多晶粉末X-射线衍射图(PXRD)。图7是分别根据本专利技术实施例1-5中得到的五种氨基酸类过渡金属配合物的傅里叶红外光谱(FT-IR)图。图8是分别根据本专利技术实施例1-5中得到的五种氨基酸类过渡金属配合物与配体Fmoc-L-蛋氨酸的紫外光谱(UV-vis)图。图9是分别根据本专利技术实施例1-5中得到的五种氨基酸类过渡金属配合物与配体Fmoc-L-蛋氨酸的圆二色谱(CD谱)图。具体实施方式本专利技术所合成的氨基酸类过渡金属配合物纳米线是在超声的条件下进行合成过程，超声条件是本专利技术凝胶合成的重要因素，超声对凝胶的形成过程起着比较重要的诱导作用。超声可以诱导氢键，π-π堆积，范德华力等非共价键作用的形成，在金属-有机凝胶的形成过程中可以对凝胶的形貌进行调控，使其从纳米颗粒经过自组装过程形成纳米纤维。当用传统或搅拌的方法合成本专利技术的氨基酸类金属-有机水凝胶时并不能得到凝胶或形成的凝胶不稳定。而通过利用超声技术合成的氨基酸类过渡金属配合物纳米线的纳米纤维较长，纳米线的直径大致相同，纳米纤维的相互穿插更明显，结构较稳定。根据本专利技术的所述氨基酸类过渡金属配合物纳米线材料的制备方法中所述过渡金属与氨基酸衍生物类有机配体的摩尔比例为1:0.5至1:8，优选为1:1至1:4，进一步优选为1:1.5至1:3，最优选为1:2。当过渡金属与氨基酸衍生物类有机配体的摩尔比例大于1:0.5时，即氨基酸衍生物类有机配体不足，形成的结构很不稳定，很快转变为溶液，很难形成纳米线结构；而当过渡金属与氨基酸衍生物类有机配体的摩尔比例小于1:8，即氨基酸衍生物类有机配体过量，则往往生产颗粒团聚体，也无法有效形成纳米线结构。在根据本专利技术的制备方法中，NaOH起到调节整个体系的pH值的作用，由于Fmoc-L-蛋氨酸表现为酸性，因此加入NaOH调节整个体系pH值约为7-9是最优选的。对于Co-FLM凝胶体系来说，得到的是淡粉色的较稳定的凝胶，当整个体系pH值大于9，则得到不稳定的淡蓝色凝胶。对于Cd-FLM凝胶体系，pH大于8时，得到的凝胶更加透明，但是不能稳定的存在，放置一会儿即变成溶液形态，pH值越大，形成的凝胶越不稳定，越快变成溶液态。对于Cu-FLM凝胶，pH大于8时，形成绿色沉淀，不能生成凝胶。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氨基酸类过渡金属配合物纳米线材料，所述纳米线材料中的过渡金属选自铬(Cd)、铜(Cu)、锌(Zn)、钙(Ca)和钴(Co)，所述氨基酸类有机配体为Fmoc‑L‑蛋氨酸(FLM)，所述纳米线材料中的过渡金属与氨基酸类有机配体的摩尔比例为1:0.5至1:8。

【技术特征摘要】
1.一种氨基酸类过渡金属配合物纳米线材料，所述纳米线材料中的过渡金属选自铬(Cd)、铜(Cu)、锌(Zn)、钙(Ca)和钴(Co)，所述氨基酸类有机配体为Fmoc-L-蛋氨酸(FLM)，所述纳米线材料中的过渡金属与氨基酸类有机配体的摩尔比例为1:0.5至1:8。2.根据权利要求1所述的氨基酸类过渡金属配合物纳米线材料，其特征在于，所述纳米线材料中的过渡金属与氨基酸类有机配体的摩尔比例为1:1至1:4，进一步优选为1:1.5至1:3，最优选为1:2。3.根据权利要求1所述的氨基酸类过渡金属配合物纳米线材料，其特征在于，所述氨基酸类过渡金属配合物纳米线材料的直径为10至200nm，长度为0.5至200μm。4.根据权利要求1所述的氨基酸类过渡金属配合物纳米线材料，其特征在于，所述氨基酸类过渡金属配合物纳米线材料的直径为15至180nm，进一步优选为20至160nm；长度为0.5至150μm，更优选为1至120μm。5.一种氨基酸类过渡金属配合物纳米线材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：1)将Fmoc-L-蛋氨酸加入浓度为0.01mol/L至0.1mol/L的NaOH溶液中搅拌至溶解，得到配体Fmoc-L-蛋氨酸钠溶液；2)再将金属盐溶于水中搅拌至溶解，得到浓度为0.001mol/L至0.1mol/L的过渡金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：万重庆，韩舒艳，王志玮，
申请(专利权)人：首都师范大学，
类型：发明
国别省市：北京,11