一种类石墨炔的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种制备类石墨炔的方法包括如下步骤：以碘化亚铜为基底，采用六炔基苯在碘化亚铜的催化作用下于溶剂中发生偶联反应：用氨水腐蚀除掉碘化亚铜，离心分离，干燥，研磨得到类石墨炔粉末产品。本发明专利技术类石墨炔制备方法，能够大量制备类石墨炔物质，缩短了石墨炔在其他领域中的研究周期，使得石墨炔在其他领域的领用变为可能。

【技术实现步骤摘要】
一种类石墨炔的制备方法
本专利技术属于半导体领域，特别涉及一种类石墨炔的制备方法。
技术介绍
碳元素广泛存在于地球上，由于其独特的物化性质，逐渐被人们所发现、认识和利用。之前人们认为碳只有石墨和金刚石单质两种同素异构体。1985年富勒烯族被发现(H.W.Kroto,J.R.Heath,S.C.O'Brien,C/sub60/:Buckminsterfullerene,nature,1985,318:162-163.)；1991年碳纳米管被发现(IijimaS.Helicalmicrotublesofgraphiticcarbon,Nature,1991,354.)；2004年二维碳基材料石墨烯被发现，极大地丰富了碳材料的家族。随着合成化学的飞速发展，科学家们提出了制备不同的碳的同素异形体的方法，同时也产生了一些非天然的碳的同素异形体。自从石墨炔被首次提出后(A.T.Balaban,C.CRentia,E.Ciupitu,Rev,Roum.Chim.,1968,13,231-247.)，科学家们在不断探索其制备方法，然而大多是其单体或者是寡聚物。2010年中科院化学所李玉良院士在铜箔基底上生长了具有sp和sp2杂化碳原子组成的石墨炔薄膜(G.Li,Y.Li,H.Liu,Architectureofgraphdiynenanoscalefilms,ChemicalCommunications,2010,46,3256-3258.)，更进一步把碳材料的研究推向了新的高潮。理论计算预测其具有优异的物理和化学性质。然而，该方法制备的石墨炔薄膜质量太小，很难再其他方面得到推广和研究。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种类石墨炔的制备方法，其具有工艺简单，能够大规模制备，在空气中可稳定存在的优点。本专利技术解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：一种类石墨炔的制备方法，包括如下步骤：1)以碘化亚铜为基底，采用六炔基苯在碘化亚铜的催化作用下于溶剂中发生偶联反应：2)用氨水腐蚀除掉碘化亚铜，离心分离，干燥，研磨得到类石墨炔粉末产品。而且，所述六炔基苯与碘化亚铜的质量比为：1:8-10。而且，所述溶剂为吡啶，所述溶剂与碘化亚铜的质量比为：70-90:1。而且，所述偶联反应是在惰性气体保护下进行。而且，所述惰性气体为氮气。而且，所述偶联反应的反应温度为50-70摄氏度，时间为1-3天。本专利技术的优点和有益效果为：1、本专利技术类石墨炔制备方法，其能够制备类石墨炔工艺简单，能够在碘化亚铜基底上大规模制备，在空气中稳定存在，是一种与石墨相近的半导体。2、本专利技术类石墨炔制备方法，所制备的类石墨炔仅由碳元素组成，且碳为sp2和sp杂化，具有独特的纳米级孔隙、二维层状共轭骨架结构及半导体性质等特性，在能源、电化学、光催化、光学、电子学等诸多领域优势显著。3、本专利技术类石墨炔制备方法，相对于现有技术，其六炔基苯容易取得，工艺路线简单，且工艺周期短，产率高。4、本专利技术类石墨炔制备方法，所备出的类石墨炔物质应用光催化分解水产氢中，相对于Pt/碘化亚铜，Pt/类石墨炔-碘化亚铜的产氢速率提升了2倍。5、本专利技术类石墨炔制备方法，能够大量制备类石墨炔物质，缩短了石墨炔在其他领域中的研究周期，使得石墨炔在其他领域的领用变为可能。附图说明图1为制备六炔基苯的化学反应方程式。图2为石墨炔的化学结构式。图3为实施例1中制备类石墨炔的工艺路线。图4为实施例1制备所得类石墨炔的透射电镜图(TEM)。图5为实施例1制备所得类石墨炔的XRD图谱。图6为实施例1制备所得类石墨炔的拉曼光谱。图7为实施例1制备所得类石墨炔的红外光谱(FTIR)。图8为实施例1制备所得类石墨炔的X射线光电子能谱(XPS)。图9为类石墨炔/碘化亚铜/Pt体系产氢对比。图10为不同实施例中的产氢速率提升倍率比较。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本专利技术的保护范围。一种新型制备类石墨炔的方法，包括如下步骤：1)以碘化亚铜为基底，六炔基苯在碘化亚铜的催化作用下于溶剂中发生偶联反应；2)用氨水腐蚀除掉碘化亚铜，得到所述类石墨炔。六炔基苯与碘化亚铜的质量比为：1:8-10。溶剂为吡啶，所述溶剂与碘化亚铜的质量比：70-90:1。偶联反应是在惰性气体保护下进行。惰性气体为氮气。偶联反应的反应温度为50-70摄氏度，时间为1-3天。下述实施例中用于制备石墨炔的反应物六炔基苯，是按照下述文献提供的方法由六溴苯、三甲基硅炔和四丁基氟化铵制得：G.Li,Y.Li,H.Liu,Architectureofgraphdiynenanoscalefilms,ChemicalCommunications,2010,46,3256-3258.该反应的化学方程式如图1。实施例1将10mg六炔基苯溶解在25ml吡啶溶液中，在氮气保护下慢慢滴加于盛有50ml吡啶(pyridine)和900mg碘化亚铜的圆口烧瓶中，反应液温度为60℃，滴加时间为24小时。然后于60℃继续搅拌反应2天。反应结束后，用氨水(AR级)洗涤反应三次，离心分离，干燥，研磨，得到黑色粉末为类石墨炔物质。结构式如图2所示，制备工艺路线如图3所示。实施例2将10mg六炔基苯溶解在25ml吡啶溶液中，在氮气保护下慢慢滴加于盛有50ml吡啶(pyridine)和800mg碘化亚铜的圆口烧瓶中(反应液温度为60℃)，滴加时间为24小时。然后于60℃继续搅拌反应2天。反应结束后，用氨水(AR级)洗涤反应三次，离心分离，干燥，研磨，得到黑色粉末为类石墨炔物质。实施例3将10mg六炔基苯溶解在25ml吡啶溶液中，在氮气保护下慢慢滴加于盛有50ml吡啶(pyridine)和1000mg碘化亚铜的圆口烧瓶中(反应液温度为60℃)，滴加时间为24小时。然后于60℃继续搅拌反应2天。反应结束后，用氨水(AR级)洗涤反应三次，离心分离，干燥，研磨，得到黑色粉末为类石墨炔物质。实施例4将10mg六炔基苯溶解在25ml吡啶溶液中，在氮气保护下慢慢滴加于盛有50ml吡啶(pyridine)和900mg碘化亚铜的圆口烧瓶中(反应液温度为60℃)，滴加时间为24小时。然后于60℃继续搅拌反应1天。反应结束后，用氨水(AR级)洗涤反应三次，离心分离，干燥，研磨，得到黑色粉末为类石墨炔物质。实施例5将10mg六炔基苯溶解在25ml吡啶溶液中，在氮气保护下慢慢滴加于盛有50ml吡啶(pyridine)和900mg碘化亚铜的圆口烧瓶中(反应液温度为60℃)，滴加时间为24小时。然后于60℃继续搅拌反应3天。反应结束后，用氨水(AR级)洗涤反应三次，离心分离，干燥，研磨，得到黑色粉末为类石墨炔物质。试验结果分析：图4为实施例1制备所得类石墨炔的透射电镜图(TEM)，如图4所示，透射电镜(TEM)测试结果表明，用该方法制备所得的类石墨炔均匀生长在碘化亚铜表面，厚度为50-100nm左右。图5为类石墨炔粉末的XRD图谱，如图5所示，只有在25°左右有强峰出现，说明碘化亚铜基底被完全去除，只剩下类石墨炔。图6为实施例1制备所得类石墨炔的拉曼光谱曼光谱，如图6所示，图中显示出2个强吸收峰，分别在1375.8cm-1、1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种类石墨炔的制备方法，包括如下步骤：1)以碘化亚铜为基底，采用六炔基苯在碘化亚铜的催化作用下于溶剂中发生偶联反应：2)用氨水腐蚀除掉碘化亚铜，离心分离，干燥，研磨得到类石墨炔粉末产品。

【技术特征摘要】
1.一种类石墨炔的制备方法，包括如下步骤：1)以碘化亚铜为基底，采用六炔基苯在碘化亚铜的催化作用下于溶剂中发生偶联反应：2)用氨水腐蚀除掉碘化亚铜，离心分离，干燥，研磨得到类石墨炔粉末产品。2.根据权利要求1所述新型制备类石墨炔的方法，其特征在于：所述六炔基苯与碘化亚铜的质量比为：1:8-10。3.根据权利要求1所述类石墨炔的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳治良，王国荣，马秉正，
申请(专利权)人：北方民族大学，
类型：发明
国别省市：宁夏,64