有机染料和多金属氧酸盐自组装的有机－无机薄膜，涉及有机－无机薄膜及其制备方法。该薄膜采用ＸＷ↓［１２］（Ｘ＝Ｂ，Ｓｉ，Ｐ）或［Ｍ↓［４］↑［Ⅱ］（Ｈ↓［２］Ｏ）↓［２］（ＰＷ↓［９］Ｏ↓［３４］）↓［２］］↑［１０－］（Ｍ＝Ｃｏ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｍｎ）和有机染料Ｂｉｓｍａｒｃｋ Ｂｒｏｗｎ Ｙ，Ａｚｕｒｅ Ａ和Ｂａｓｉｃ Ｂｌｕｅ３，通过层层自组装法制备而成。该薄膜具有多金属氧酸盐的丰富的化学性能，又具有有机染料的性能，在化学修饰电极和光学材料方面有潜在应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种有机-无机复合薄膜，尤其涉及一种有机染料和多金属氧酸盐自组装的有机-无机复合膜。
技术介绍
随着电子和信息科学的飞速发展，人们对材料科学的研究得到快速地发展，这也就要求器件需要微型化、多功能化、集成化等。然而单一物种组成制备的材料很难同时满足多种需要。而有机-无机复合膜将有机物和无机物在分子水平上进行结合，使材料即具有有机物的柔性特征又具有无机物的刚性性能。目前，有机-无机复合膜由于其在工业上具有潜在的应用而得到了广泛的研究。有机染料分子由于具有共轭的结构体系，使其在非线性光学、全息摄影术、数据储存和有机发光二极管具有潜在的技术应用。比如，有机染料由于在可见光区有很强的吸收，因而可以敏化具有大带宽的半导体材料，这就使它们在光能转换得到应用。还有我们使用的可录式光盘(CD-R)，其记录层主要是有机染料薄膜做成的。多金属氧酸盐(Polyoxometalates，POMs)，作为一类典型的无机金属氧簇化合物，具有丰富的结构、化学和物理上的性能，因而它在催化、医药和材料化学等领域具有重要的理论研究价值和广阔的应用前景。然而它们的这些潜力应用需要其薄膜的制备。层层自组装法是构筑有机-无机复合膜的一种有效方法。这种方法交替浸入到阴离子和阳离子的溶液中。利用层层自组装法，以POMs作为无机阴离子，简单的链状有机物为阳离子，制备了一系列的POMs-有机自组装超分子薄膜。但是，据我们所知，目前人们对有机染料和多金属氧酸盐的复合膜研究还相对较少。一般来说，水溶性的有机染料都是具有芳香环带电的染料分子，多金属氧酸盐是一类带有负电荷的大的无机簇合物。专利技术内容本专利技术的目的是制备一种有机染料和多金属氧酸盐和的有机-无机复合膜。本专利技术是通过以下技术方案实现的，方法如下首先，对石英玻璃片或玻碳电极进行清洗处理，用蒸馏水洗净，氮气吹干；然后将处理后的石英玻璃片或玻碳电极浸入到聚乙烯亚胺(PEI)溶液中阳离子化；再把经过阳离子化的基片交替浸入到多金属氧酸盐(POMs)的溶液和有机染料溶液中20min，每个沉浸步骤取出后用蒸馏水洗净，氮气吹干，循环这个步骤，即可制得不同层数的有机染料-多金属氧酸盐复合膜。本专利技术采用的多金属氧酸盐为XW12O40(X＝B，Si，P)或过渡金属取代的10-u(M＝Co，Cu，Zn，Mn)。本专利技术采用的三种阳离子有机染料为Bismarck brown Y(BBY)，Azure A(AzA)，Basic Blue 3(BB3)其结构式如下。 本专利技术制备的有机染料-多金属氧酸盐复合膜是首次合成的。这种复合膜即具有多金属氧酸盐丰富的电化学性能，又具有有机染料的特点，是一种具有多功能化的复合型的薄膜；尤其是用有机染料作为有机阳离子，该复合膜有望在光学材料上得到应用。具体实施例方式实施例1(BW12/BBY)n多层有机-无机薄膜的制备首先，对石英片进行清洗将石英玻璃片置于98％H2SO4与30％H2O2(7∶3v/v)的混合液中于80℃下浸渍处理40min，取出后用蒸馏水洗净；再浸入H2O∶H2O2∶NH3＝5∶1∶1(v/v/v)的混合液中于80℃下浸渍处理20min，取出后用蒸馏水洗净，氮气吹干，即得到成膜待用基片。再将基片进行PEI阳离子化将经过前述处理程序的基片浸入10mg/mL的聚乙烯亚胺PEI溶液中放置20min，取出后用蒸馏水洗净，氮气吹干。然后再把经过PEI阳离子化的基片，交替地浸入4.0×10-2M的BW12溶液和1.0×10-3M BBY溶液中，分别放置20min，每个沉浸步骤取出后用蒸馏水洗净，氮气吹干；重复循环以上步骤即可制得所需的(BW12/BBY)n多层有机-无机薄膜。薄膜的紫外可见光谱表征在美国PerkinElmer公司生产的Lambda-35型的紫外可见光谱仪。紫外可见光谱表明制备的薄膜在波长257nm和470nm处BW12/BBY的吸光度随着层数的增加而线性的增大，说明制备的薄膜具有良好的均匀增长性。薄膜的原子力显微镜表征在美国NanoScope IIIa(Digital Instruments，Inc.)，采用轻敲模式，扫描范围1.0×1.0μm2。表征结果表明薄膜表面都很均匀，(BW12/BBY)4和(BW12/BBY)4-BW12薄膜表面粗糙度(RMS)分别为1.532nm和2.022nm。薄膜(BW12/BBY)4-BW12表面粗糙度比(BW12/BBY)4大，说明薄膜的成功制备。实施例2(10-/BBY)n多层有机-无机薄膜的制备合成步骤与测试步骤参照实施例1。其中PEI阳离子化的基片的浸入溶液采用5.0×10-3M的10-溶液。紫外可见光谱表明制备的薄膜在波长250nm和468nm处10-/BBY的吸光度随着层数的增加而线性的增大，说明制备的薄膜具有良好的均匀增长性。原子力显微镜表征结果说明薄膜表面都很均匀，(10-/BBY)4和(10-/BBY)4-10-薄膜表面粗糙度(RMS)分别为0.971nm，1.694nm(1.0×1.0μm2。薄膜(10-/BBY)4表面粗糙度比(10-/BBY)4-10-大，说明薄膜的成功制备。实施例3(BW12/AzA)n多层有机-无机薄膜的制备合成步骤与测试步骤参照实施例1。其中基片的浸入有机染料采用0.5×10-3M AzA溶液。紫外可见光谱表明制备的薄膜在波长250nm、285nm和594nm处BW12/AzA的吸光度随着层数的增加而线性的增大，说明制备的薄膜具有良好的均匀增长性。薄膜的原子力显微镜表征结果说明薄膜表面都很均匀，(BW12/AzA)4和(BW12/AzA)4-BW12薄膜表面粗糙度(RMS)分别为1.324nm，1.715nm。薄膜(BW12/AzA)4-BW12表面粗糙度比(BW12/AzA)4大，说明薄膜的成功制备。实施例4(10-/AzA)n多层有机-无机薄膜的制备合成步骤与测试步骤参照实施例3。其中PEI阳离子化的基片的浸入溶液采用5.0×10-3M的10-溶液。紫外可见光谱表明制备的薄膜在波长247nm、285nm和584nm处10-/AzA的吸光度随着层数的增加而线性的增大，说明制备的薄膜具有良好的均匀增长性。原子力显微镜表征结果说明薄膜表面都很均匀，(10-/AzA)4和(10-/AzA)4-10-薄膜表面粗糙度(RMS)分别为3.373nm，4.845nm。薄膜(10-/AzA)4表面粗糙度比(10-/AzA)4-10-大，说明薄膜的成功制备。实施例5(BW12/BB3)n多层有机-无机薄膜的制备合成步骤与测试步骤参照实施例1。其中基片的浸入有机染料采用0.5×10-3M BB3溶液。紫外可见光谱表明制备的薄膜在波长260nm、615nm和670nm处BW12/BB3的吸光度随着层数的增加而增大，说明薄膜成功制备。薄膜的原子力显微镜表征结果说明薄膜表面都很均匀，(BW12/BB3)4-BW12薄膜表面粗糙度(RMS)为3.154nm。实施例6(10-/BB3)n多层有机-无机薄膜的制备合成步骤与测试步骤参照实施例5。其中PEI阳离子化的基片的浸入溶液采用5.0×10-3M的10-溶液。紫外可见光谱表明制备的薄膜在波长255nm、615nm和665nm处10-/本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种有机染料和多金属氧酸盐自组装的有机－无机薄膜，其特征在于：该薄膜由有机染料Ｂｉｓｍａｒｃｋ Ｂｒｏｗｎ Ｙ或Ａｚｕｒｅ Ａ或Ｂａｓｉｃ Ｂｌｕｅ３和多金属氧酸盐ＸＷ↓［１２］（Ｘ＝Ｂ，Ｓｉ，Ｐ）组成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：曹荣，高水英，李涛海，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：35[中国|福建]
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