光響應(yīng)性螺吡喃-苝二酰亞胺-石墨烯復(fù)合物的制備與表征.pdf

1、石墨烯是電學(xué)、光學(xué)、力學(xué)等物理化學(xué)性能非常優(yōu)越的二維平面碳材料，這些優(yōu)良的性能為石墨烯的應(yīng)用帶來(lái)了誘人的前景。螺吡喃衍生物是一類出色的光響應(yīng)異構(gòu)化分子，最近有研究被用來(lái)功能化碳納米管和石墨烯，為獲得響應(yīng)型碳納米管、石墨烯電子器件和傳感器奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。因此，用螺吡喃來(lái)功能化石墨烯是具有重要科學(xué)意義的。
　　本文設(shè)計(jì)合成一種螺吡喃-苝二酰亞胺，這是可以將功能基團(tuán)和吸附錨結(jié)合的一種新型分子。這種分子不僅僅可以對(duì)液相剝離石墨烯非共價(jià)鍵

2、功能化，而且吸附之后復(fù)合物保持了螺吡喃結(jié)構(gòu)較好的光響應(yīng)性能，具有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。本文主要研究工作可以概括為以下幾點(diǎn):
　　1.合成了羥乙基螺吡喃分子、雙側(cè)脂肪鏈羧基取代的苝二酰亞胺分子和兩者的酯化反應(yīng)產(chǎn)物。螺吡喃-苝二酰亞胺是一種新型的分子，核磁共振和有機(jī)元素分析驗(yàn)證了其準(zhǔn)確結(jié)構(gòu)，使用紫外-可見吸收光譜對(duì)其光致異構(gòu)化性能進(jìn)行探索，結(jié)果表明它具有很好的光響應(yīng)特性。
　　2.利用經(jīng)典的液相剝離方法制備了高質(zhì)量的石墨烯。其中液

3、相剝離所使用的有機(jī)溶劑為N-甲基吡咯烷酮，剝離過(guò)程中用離心分離輔助去除剝離效果不好的石墨微晶，最終得到了高濃度、高質(zhì)量的石墨烯分散液。通過(guò)透射電鏡、原子力顯微鏡和拉曼光譜分析發(fā)現(xiàn)，所制備的石墨烯無(wú)氧化、缺陷少、層數(shù)少。
　　3.螺吡喃-苝二酰亞胺分子和石墨烯片層在溶液中發(fā)生吸附，抽濾得到石墨烯功能化材料即螺吡喃-苝二酰亞胺/石墨烯復(fù)合物。通過(guò)紅外光譜、紫外-可見吸收光譜、熒光發(fā)射光譜證明了這種新型非共價(jià)鍵功能化方法是成功的，螺吡喃

4、-苝二酰亞胺和石墨烯是吸附并不是簡(jiǎn)單地?fù)诫s。原子力顯微鏡和透射電鏡所展示的復(fù)合物形貌說(shuō)明π-π吸附相對(duì)均一。
　　4.利用紫外-可見吸收光譜研究了功能化之后復(fù)合材料的開關(guān)性能。結(jié)果表明功能化效果理想基本保持了螺吡喃結(jié)構(gòu)的開關(guān)性能，并且重復(fù)性好，響應(yīng)快速。
　　論文的創(chuàng)新點(diǎn)就在于研究了一種簡(jiǎn)便有效的吸附錨為非共價(jià)鍵功能化石墨烯提供了新方法。并且，石墨烯功能化效果理想，基本保持了螺吡喃衍生物的開關(guān)性能。這種螺吡喃改性的石墨烯具有