本发明专利技术涉及一种二氧化碳响应的石墨烯纳米杂化材料的制备方法。5,10,15,20-四(4-氨基苯)-21H,23H-卟啉与1,1-二甲氧基-N,N-二甲基乙胺进行反应，得到5,10,15,20-四(4-苯基-N,N-二甲基-N’’-乙脒碳酸氢盐)-21H,23H-卟啉。再向其中加入石墨烯，5,10,15,20-四(4-苯基-N,N-二甲基-N’’-乙脒碳酸氢盐)-21H,23H-卟啉分子偶合在石墨烯表面，形成石墨烯-5,10,15,20-四(4-苯基-N,N-二甲基-N’’-乙脒碳酸氢盐)-21H,23H-卟啉纳米杂化材料。本发明专利技术制备的石墨烯纳米杂化材料具有二氧化碳响应性，其在水溶液中的分散性可通过向水溶液中通入二氧化碳或氩气进行可逆调节，在药物控制释放载体、智能开关、智能传感器、生物纳米器件等领域具有广泛的应用。本发明专利技术简单易行，原料均可工业化生产，具有很好的推广应用价值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于智能材料和纳米材料领域,具体涉及。
技术介绍
石墨烯是一种由碳原子以Sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。然而，由于石墨烯具有很大的比表面积，很容易发生团聚，在溶液中的分散性较差，严重限制了其应用。此外，石墨烯为无机材料，结构较为单一，需要对其表面进行有机改性，获得无机-有机杂化纳米材料，以扩展石墨烯材料的应用领域。目前，对氧化石墨烯表面通过聚合物接枝制备氧化石墨烯-聚合物杂化纳米材料的研究相对较多(如Zhu, C.H.; Lu, Y.; Peng.J.; Chen, J.F.; Yu, S.H.Adv.Funct.Mater.2012:22:4017 - 22.)，但在石墨烯表面通过非共价键如p_p偶合，而获得石墨烯_有机杂化纳米材料较少，如在石墨烯表面通过与5，10，15，20-四(1-甲基-4-吡啶)卟啉偶合制备纳米杂化材料(Xu, Y.X.; Zhao, L.; Bai, H.; Hong, ff.J.; Li, C.; Shi, G.Q.J.Am.Chem.Soc.2009，131，13490-13497)。智能有机材料近年来得到广泛关注，这些材料能对外界刺激，如温度、pH值、光、糖、盐、CO2等作出响应，在纳米科技、生物医学领域都有广泛的应用。其中，CO2响应材料是最近发展起来的一种智能材料，它可以通过在溶液中通入CO2气体和Ar来有效实现材料的亲水_ 疏水可逆转变(Yan, Q.; Zhou, R.; Fu, C.Q.; Zhang, H.J.; Yin, Y.ff.;Yuan, J.Y.Angew.Chem.1nt.Ed., 2011，50(21): 4923-4927)。因此，将 CO2 响应性分子引入到石墨烯表面，可以制备CO2响应的石墨烯纳米杂化材料。在本专利技术中，我们通过将卟啉衍生物进行功能化引入CO2响应性分子，然后再将其通过p-p偶合与石墨烯构成CO2响应的石墨烯纳米杂化材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供。本专利技术的目的是将5，10，15，20-四(4_氨基苯)-21H，23H-卟啉与1，1-二甲氧基-N，N- 二甲基乙胺进行反应，得到5，10, 15，20-四(4-苯基-N，N- 二甲基-N’ ’ -乙脒碳酸氢盐)-21H，23H-卟啉。再向5，10，15,20-四(4-苯基-N，N-二甲基-N’乙脒碳酸氢盐)-21H，23H-卟啉水溶液中加入石墨烯，5，10，15，20-四(4-苯基-N，N-二甲基-N’乙脒碳酸氢盐)_21H，23H-卟啉分子偶合在石墨烯表面，形成石墨烯_5，10，15，20-四(4-苯基-N，N- 二甲基-N’ ’ -乙脒碳酸氢盐)_21H，23H-卟啉纳米杂化材料。本专利技术以商品化的5，10，15，20-四(4-氨基苯)-21H，23H-卟啉与1，1-二甲氧基-N，N-二甲基乙胺为原料进行反应，得到5，10，15，20-四(4-苯基-N, N- 二甲基-N，’ -乙脒碳酸氢盐)_21H，23H-卟啉，再投入商品化的纳米石墨烯，制备得到具有二氧化碳响应的石墨烯-5，10，15，20-四(4-苯基-N，N- 二甲基-N’ ’ -乙脒碳酸氢盐)-21H，23H-卟啉纳米杂化材料。本专利技术提出的二氧化碳响应的石墨烯纳米杂化材料的制备方法，具体步骤如下: 将 0.67 克的 5，10，15，20-四(4-氨基苯)_21H，23H-卟啉与 0.98 克-2.12 克的 I, 1-二甲氧基-N，N- 二甲基乙胺溶于溶剂A ;在氩气保护下，4(T70 0C下反应8~24小时；接着将该溶液冷却至室温，并减压除去溶剂A ;再加入溶剂B与水组成的混合溶剂15~40毫升，溶剂B与水的体积比为1:1;向溶液中通入二氧化碳10-30分钟；随后将水相分离；向水相中加入10-50毫升溶剂C，并通氩气10-40分钟；将得到的有机相分离；向有机相加入沉淀剂D进行沉淀，所述沉淀剂D与有机相的体积比为5~10:1，获得5，10，15，20-四(4-苯基-N，N-二甲基-N’’-乙脒碳酸氢盐)-21Η，23Η-卟啉；将5，10，15，20-四(4-苯基-N，N-二甲基-N’ ’ -乙脒碳酸氢盐)_21Η，23Η-卟啉配成水溶液，并向所述水溶液中加入石墨烯，在室温下超声I小时，得到分散的石墨烯_5，10, 15，20-四(4-苯基-N，N- 二甲基-N’ 乙脒碳酸氢盐)_21Η，23Η-卟啉纳米杂化材料。本专利技术中，所述溶剂A为N，N- 二甲基甲酰胺、N，N- 二甲基乙酰胺、二甲基亚砜或1，4- 二氧六环中的一种或几种。本专利技术中，所述溶剂B为氯仿或二氯甲烷中的一种或两种。本专利技术中，所述溶剂C为氯仿或二氯甲烷中的一种或两种。本专利技术中，所述沉淀剂D为环己烷、正己烷或正庚烷中的一种或几种。本专利技术的优点在于:原料来源广泛，所用的5，10，15，20-四(4_氨基苯)-21Η，23Η-卟啉、1，1- 二甲氧基-N，N- 二甲基乙胺、石墨烯、溶剂、沉淀剂等均可工业化生广，合成方法简单易行。制备的石墨烯_5，10，15，20-四(4-苯基-N, N-二甲基-N’乙脒碳酸氢盐)_21Η，23Η-卟啉纳米杂化材料具有二氧化碳响应性。该杂化材料可以在水中在通入二氧化碳/氩气情况下进行可逆的分散/团聚，在纳米微反应器、生物智能开关、生物传感器等领域具有广泛的应用。【附图说明】图1为实施例1制备的石墨烯-5，10, 15，20-四(4_苯基-N，N- 二甲基-N” -乙脒碳酸氢盐)-21Η, 23Η-卟啉纳米杂化材料的结构与CO2响应示意图。【具体实施方式】以下实施例是对本专利技术的进一步说明，而不是限制本专利技术的范围。实施例1 将0.67克的5，10，15，20-四(4-氨基苯)-21Η，23Η-卟啉与1.06克的1,1-二甲氧基-N，N-二甲基乙胺溶于溶剂N，N-二甲基甲酰胺。在氩气保护下，40 °C下反应24小时。接着将该溶液冷却至室温，并减压除去溶剂N，N-二甲基甲酰胺。再加入氯仿与水组成的混合溶剂15毫升，氯仿与水体积比1:1。向溶液中通入二氧化碳10分钟。随后将水相分离。向水相中加入10毫升溶剂氯仿，并通氩气10分钟。将得到的有机相分离。向有机相加入沉淀剂环己烷进行沉淀，环己烷与有机相的体积比为5:1，获得5，10，15, 20-四(4-苯基-N，N-二甲基-N’’-乙 脒碳酸氢盐)-21H，23H-卟啉;将0.50克的5，10，15，20-四(4-苯基-N，N- 二甲基-N’ 乙脒碳酸氢盐)-21H，23H-卟啉配成水溶液，并向上述水溶液中加入10毫克石墨烯，在室温下超声I小时，得到分散的石墨烯-5，10，15，20-四(4-苯基-N，N-二甲基-N’，-乙脒碳酸氢盐)_21H，23H-卟啉纳米杂化材料。石墨烯-5，10，15，20-四(4_苯基-N，N-二甲基-N’乙脒碳酸氢盐)_21H，23H-卟啉纳米杂化材料的结构与CO2响应如图1所示。实施例2 将0.67克的5，10，15，20-四(4-氨基苯)-21H，23H-卟啉与1.02克的1，1_ 二甲氧基-N，N-二甲基乙胺溶于溶剂N，N-二甲基乙酰胺。在氩气保护下，50 °C本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种二氧化碳响应的石墨烯纳米杂化材料的制备方法，其特征在于具体步骤如下：将0.67克的5,10,15,20‑四(4‑氨基苯)‑21H,23H‑卟啉与0.98克‑2.12克的1,1‑二甲氧基‑N,N‑二甲基乙胺溶于溶剂A；在氩气保护下，40~70 oC下反应8~24小时；接着将该溶液冷却至室温，并减压除去溶剂A；再加入溶剂B与水组成的混合溶剂15~40毫升，溶剂B与水的体积比为1:1；向溶液中通入二氧化碳10~30分钟；随后将水相分离；向水相中加入10~50毫升溶剂C，并通氩气10~40分钟；将得到的有机相分离；向有机相加入沉淀剂D进行沉淀，所述沉淀剂D与有机相的体积比为5~10:1，获得5,10,15,20‑四(4‑苯基‑N,N‑二甲基‑N’’‑乙脒碳酸氢盐)‑21H,23H‑卟啉；将5,10,15,20‑四(4‑苯基‑N,N‑二甲基‑N’’‑乙脒碳酸氢盐)‑21H,23H‑卟啉配成水溶液，并向所述水溶液中加入石墨烯，在室温下超声1小时，得到分散的石墨烯‑5,10,15,20‑四(4‑苯基‑N,N‑二甲基‑N’’‑乙脒碳酸氢盐)‑21H,23H‑卟啉纳米杂化材料。
【技术特征摘要】
1.一种二氧化碳响应的石墨烯纳米杂化材料的制备方法，其特征在于具体步骤如下: 将 0.67 克的 5，10，15，20-四(4-氨基苯)_21H，23H-卟啉与 0.98 克-2.12 克的 I, 1-二甲氧基-N，N- 二甲基乙胺溶于溶剂A ;在氩气保护下，4(T70 0C下反应8~24小时；接着将该溶液冷却至室温，并减压除去溶剂A ;再加入溶剂B与水组成的混合溶剂15~40毫升，溶剂B与水的体积比为1:1;向溶液中通入二氧化碳10-30分钟；随后将水相分离；向水相中加入10-50毫升溶剂C，并通氩气10-40分钟；将得到的有机相分离；向有机相加入沉淀剂D进行沉淀，所述沉淀剂D与有机相的体积比为5~10:1，获得5，10，15，20-四(4-苯基-N，N-二甲基-N’’-乙脒碳酸氢盐)-21Η，23Η-卟啉；将5，10，15，20-四(4-苯基-N，N-二甲基-N...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁伟忠，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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