一種製備ttf-tcnq納米材料的方法

2023-11-07 04:25:27 3

專利名稱：一種製備ttf-tcnq納米材料的方法
技術領域：
本發明涉及納米材料的製備方法，特別是涉及一種製備TTF-TCNQ納米材料的方法。
背景技術：
TTF-TCNQ (四硫代富瓦烯一四氰基對二次甲基苯醌)是世界上第一個具有金屬 電導的電荷轉移複合物(Wudl F， Smith G M, Hufnagel E J, / CT^m Co/wnw", 1970， 1453)，它的成功合成使有機導體的研究進入了一個新的發展階段，並使得有機導體 的研究成為近三十年來發展最快的科學研究領域之一。這主要是由於有機導體有著許 多與金屬導體不同的特性(例如各向異性)和一些潛在的優越性(例如結構多變，重量較 輕，價格便宜等)。其中最有可能的應用前景是，從有機半導體中提供矽和鍺的替代物， 從而為電子工業帶來一場新的革命。另外，有機導體在傳感器、電色顯示、非線性光 學材料、壓電材料、熱電材料、有機鐵磁體、鐵電材料等領域具有潛在的應用前景。 對於有機導體的研究通常是生長單晶並測試其性能，但是由於生長條件所限，得到的 單晶易產生缺陷，也較難得到其本徵的特性。而納米材料則可以從更微觀的角度研究， 並獲得一些特殊的新的現象和認識新的規律。因此製備有機導體納米材料將大大拓展 其應用範圍，並對其有更深入的理解。
儘管目前有許多製備有機導體的方法(JeromeD, CTzem. i ev. 2004， 104， 5565)，如擴 散法(Coleman L B， Cohen M J， Heeger A J, Solid State Commun 1973， 12,1125)，電化學 氧化還原法(Mori H, Inter J Modern Phys B 1994, 8， 1)，過飽和溶液法(Graja A， Low-dimensional Organic Conductors, Singapore, World Scientific Publishing, 1992)。但 卻沒有製備有機導體納米材料，也沒有調控有機導體納米材料形貌的方法。

發明內容
本發明的目的是提供一種製備TTF-TCNQ納米材料的方法。 本發明所提供的製備TTF-TCNQ納米材料的方法，包括如下步驟
1) 將TTF分散溶解於正己烷中，得到TTF的正己烷溶液；
2) 將TCNQ分散溶解於乙腈中，得到TCNQ的乙腈溶液；
3) 將TCNQ的乙腈溶液加入到攪拌的TTF的正己垸溶液中，得到TTF-TCNQ納米
材料。
其中，TTF在正己垸以及TCNQ在乙腈中的量以能溶解為限。優選的，TTF的正己 垸溶液濃度為0. 1 — 0. 5 mg/ml， TCNQ的乙腈溶液濃度為0. 2 — 0. 8 mg/ral。 TCNQ的乙 腈溶液滴加到TTF的正己烷溶液中的速度為0. 8 — 500微升/秒。
根據TCNQ的乙腈溶液滴加到TTF的正己烷溶液中的速度不同，可以得到不同形 態的TTF-TCNQ納米材料當滴加速度為0.8—1.2微升/秒時，得到TTF-TCNQ納米 棒；當滴加速度為16—25微升/秒時，得到TTF-TCNQ納米線；當滴加速度為32—48 微升/秒時，得到TTF-TCNQ納米螺旋線；當滴加速度為400 — 500微升/秒時，得到 TTF-TCNQ納米螺旋線多級結構；當將兩種溶液直接混合時，得到TTF-TCNQ複雜螺旋 線多級結構。
所得有機導體TTF-TCNQ —維納米材料可以通過簡單的離心方式獲得，產率達到 95%。
本發明利用兩相法控制合成有機導體TTF-TCNQ —維納米材料，實現納米粒子的 可控生長，能調節納米晶的形貌和結構，可以獲得納米棒、納米線、螺旋納米線、螺 旋多級結構以及複雜螺旋多級結構等多種形態的納米材料，製備過程簡單，產率高， 分離方法簡便，所得材料可廣泛應用於傳感器、場發射平面顯示、場效應、非線性光 學材料、壓電材料、熱電材料、有機鐵磁體、鐵電材料等方面。


圖1A為TTF-TCNQ納米棒的SEM圖1B為TTF-TCNQ納米線的SEM圖2A、圖2B為TTF-TCNQ螺旋線的SEM圖3A、圖3B為TTF-TCNQ螺旋線多級結構的SEM圖4A、圖4B為TTF-TCNQ複雜螺旋線多級結構的SEM圖。
具體實施例方式
實施例l、 TTF-TCNQ納米棒的製備
在100mL單口燒瓶中，加入TTF (9.4mg)到20mL的正己烷中，超聲分散至完全 溶解後攪拌。TCNQ (13.6rag)超聲完全溶解到20mL的乙腈中，轉移至毛細管滴液漏 鬥中之後，通過毛細管滴液漏鬥將TCNQ的乙腈溶液加入到TTF溶液中，控制滴加速 度為1 ^L/s (微升/秒)，反應完成後在單口燒瓶的瓶底得到黑色固體，將該固體離 心分離，用正己垸洗滌兩次，在室溫下乾燥2小時得到黑色粉末，產率95%。
將0. 1 mg TTF-TCNQ樣品分散在2 mL乙醇中，然後取一滴滴在矽上，噴金後用 導電膠粘在樣品臺上進行掃描電鏡(SEM)測試。掃描電鏡(SEM)測試結果(如圖1A) 表明，所得TTF-TCNQ納米棒直徑為40-300 nm，長度為500-2000 nra。
實施例2、 TTF-TCNQ納米線的製備
在100mL單口燒瓶中，加入TTF (9.4mg)到20mL的正己垸中，超聲分散至完全 溶解後攪拌。TCNQ (13.6mg)超聲完全溶解到20mL的乙腈中，轉移至毛細管滴液漏 鬥中之後，通過毛細管滴液漏鬥將TCNQ的乙腈溶液加入到TTF溶液中，控制滴加速 度為20jiiL/s (微升/秒)，反應完成後在單口燒瓶的瓶底得到黑色固體，將該固體離 心分離，用正己垸洗滌兩次，在室溫下乾燥2小時得到黑色粉末，產率95%。
將0. 1 mg TTF-TCNQ樣品分散在2 mL乙醇中，然後取一滴滴在矽上，噴金後用 導電膠粘在樣品臺上進行掃描電鏡(SEM)測試。掃描電鏡(SEM)測試結果(如圖1B) 表明，所得TTF-TCNQ納米線直徑為50-400 nm，長度從幾百納米到幾微米。
實施例3、 TTF-TCNQ螺旋線的製備
在100mL單口燒瓶中，加入TTF (9.4mg)到20mL的正己垸中，超聲分散至完全 溶解後攪拌。TCNQ (13.6mg)超聲完全溶解到20niL的乙腈中，轉移至毛細管滴液漏 鬥中之後，通過毛細管滴液漏鬥將TCNQ的乙腈溶液加入到TTF溶液中，控制滴加速 度為40pL/s (微升/秒)，反應完成後在單口燒瓶的瓶底得到黑色固體，將該固體離 心分離，用正己烷洗滌兩次，在室溫下乾燥2小時得到黑色粉末，產率95%。
將0. 1 mg TTF-TCNQ樣品分散在2 mL乙醇中，然後取一滴滴在矽上，噴金後用 導電膠粘在樣品臺上進行掃描電鏡(SEM)測試。掃描電鏡(SEM)測試結果如圖2A、 圖2B，圖2B為單根納米螺旋線的SEM圖，結果表明，所得TTF-TCNQ螺旋線直徑為 10-600 nm，長度從幾微米到幾百微米。
實施例4、 TTF-TCNQ螺旋線多級結構的製備
在100mL單口燒瓶中，加入TTF (9.4rag)到20mL的正己烷中，超聲分散至完全 溶解後攪拌。TCNQ (13.6mg)超聲完全溶解到20mL的乙腈中，轉移至滴液漏鬥中之 後，通過毛細管滴液漏鬥將TCNQ的乙腈溶液加入到TTF溶液中，控制滴加速度為500 ^L/s (微升/秒)，反應完成後在單口燒瓶的瓶底得到黑色固體，將該固體離心分離， 用正己垸洗滌兩次，在室溫下乾燥2小時得到黑色粉末，產率95。％。
將0. 1 mg TTF-TCNQ樣品分散在2 mL乙醇中，然後取一滴滴在矽上，噴金後用 導電膠粘在樣品臺上進行掃描電鏡(SEM)測試。掃描電鏡(SEM)測試結果如圖3A、 圖3B所示，圖3B是典型的螺旋線多級結構的SEM圖，結果表明，所得TTF-TCNQ螺 旋線多級結構都是由螺旋線組裝而成的。
實施例5、 TTF-TCNQ複雜螺旋線多級結構的製備
在50mL燒杯中，加入TTF(9.4mg)到20mL的正己垸中，超聲分散至完全溶解後 攪拌。將TCNQ (13.6mg)超聲完全溶解到20mL的乙腈中，然後將TCNQ溶液和TTF溶 液同時倒入100 mL的燒杯中，在燒杯底立即得到黑色固體，將該固體離心分離，用 正己垸洗滌兩次，在室溫下乾燥2小時得到黑色粉末，產率95%。
將0. 1 mg TTF-TCNQ樣品分散在2 mL乙醇中，然後取一滴滴在矽上，噴金後用 導電膠粘在樣品臺上進行掃描電鏡(SEM)測試。掃描電鏡(SEM)測試結果如圖4A、 4B所示，圖4B是典型的複雜螺旋線多級結構的掃描電鏡圖，結果表明，所得TTF-TCNQ 複雜螺旋線多級結構都是由螺旋線多級結構組裝而成的。
權利要求
1、一種製備TTF-TCNQ納米材料的方法，包括如下步驟1)將TTF分散溶解於正己烷中，得到TTF的正己烷溶液；2)將TCNQ分散溶解於乙腈中，得到TCNQ的乙腈溶液；3)將TCNQ的乙腈溶液加入到攪拌的TTF的正己烷溶液中，得到TTF-TCNQ納米材料。
全文摘要
本發明公開了一種製備TTF-TCNQ納米材料的方法。本發明方法包括如下步驟1)將TTF分散溶解於正己烷中，得到TTF的正己烷溶液；2)將TCNQ分散溶解於乙腈中，得到TCNQ的乙腈溶液；3)將TCNQ的乙腈溶液加入到攪拌的TTF的正己烷溶液中，得到TTF-TCNQ納米材料。本發明利用兩相法控制合成有機導體TTF-TCNQ一維納米材料，實現納米粒子的可控生長，能調節納米晶的形貌和結構，可以獲得納米棒、納米線、螺旋納米線、螺旋多級結構以及複雜螺旋多級結構等多種形態的納米材料，製備過程簡單，產率高，分離方法簡便，所得材料可廣泛應用於傳感器、場發射平面顯示、場效應、非線性光學材料、壓電材料、熱電材料、有機鐵磁體、鐵電材料等方面。
文檔編號H01B1/12GK101100282SQ20061008961
公開日2008年1月9日 申請日期2006年7月6日 優先權日2006年7月6日
發明者劉輝彪, 李玉良 申請人:中國科學院化學研究所