1.一种四甲氧基苯基锆卟啉纳米管-三氧化硒纳米片复合热敏传感材料的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤1:四甲氧基苯甲醛的制备:取对羟基苯甲醛和蒸馏水,加入装有NaOH水溶液的容器中,待对羟基苯甲醛完全溶解后,加入硫酸二甲酯及四丁基溴化铵,加热回流反应;待反应液冷却后,用碱液洗涤至pH 值为7.5-8.5;将所得物干燥,真空蒸馏,收集得到产物,保存备用;
步骤2:四甲氧基苯基卟啉的制备:将四甲氧基苯甲醛溶于二甲苯和二氯甲烷中,在氯化氢气氛下与溶有发烟硫酸的二氯甲烷反应,120-150 ℃下搅拌回流3-5 h;然后将反应液冷却并置于无水乙醇中,在室温下过夜,再抽滤,洗涤,得到粗四甲氧基苯基卟啉,提纯,得到四甲氧基苯基卟啉,保存备用;
步骤3:四甲氧基苯基锆卟啉的制备:在100-120℃下,将四甲氧基苯基卟啉、苯甲酸、聚乙二醇及无水氯化锆的混合溶液加入到含有N,N-二乙基甲酰胺的容器中,在惰性气体气氛下反应5-10 h,待冷却至室温后,倾入水中,静置沉淀,过滤,洗涤,得到粗四甲氧基苯基锆卟啉,提纯得到四甲氧基苯基锆卟啉;
步骤4:四甲氧基苯基锆卟啉纳米管的制备:将预处理后的多孔碳纳米管基板浸入四甲氧基苯基锆卟啉和环氧丙烷的混合溶液中,然后干燥,形成生长在多孔碳纳米管基板上的四甲氧基苯基锆卟啉纳米管;
步骤5:三氧化硒的制备:在65-75℃下,将硒酸钾在过量的三氧化硫中进行回流,直至完全溶解并形成两个液层,上层为三氧化硫和三氧化硒的混合物,将上层液体倾出,从混合物中蒸发出三氧化硫,获得三氧化硒,在110~130 ℃下对三氧化硒进行真空升华得到提纯后的三氧化硒;
步骤6:四甲氧基苯基锆卟啉-三氧化硒复合材料的制备:将步骤6所得三氧化硒、去离子水以及生长在多孔碳纳米管基板上的四甲氧基苯基锆卟啉纳米管在聚四氟乙烯反应釜中,140-160 ℃下搅拌反应30-40 h,离心,洗涤干燥,得到四甲氧基苯基锆卟啉-三氧化硒纳米片复合材料;
步骤7:四甲氧基苯基锆卟啉纳米管-三氧化硒纳米片复合热敏传感材料的制备:将四甲氧基苯基锆卟啉-三氧化硒复合材料置于旋涂机中,旋涂聚甲基苯基硅氧烷,干燥,得到四甲氧基苯基锆卟啉纳米管-三氧化硒纳米片复合热敏传感材料;
以g和mL计,步骤1具体为:将10-30g对羟基苯甲醛和100-180 mL 蒸馏水,加入装有NaOH水溶液的容器中,搅拌3-7min待对羟基苯甲醛完全溶解后,加入15-25 mL 硫酸二甲酯及2.5-3.5 g四丁基溴化铵,加热回流反应,待反应液冷却后,用碱液洗涤至pH 值为7.5-
8.5;在55-65℃下真空干燥3-7 h,将所得物干燥,然后真空蒸馏,收集得到产物,保存备用;
步骤1中,所述NaOH水溶液的浓度为20-30 wt%;反应温度范围为80-150 ℃,回流时间为5-
10h;待温度下降到100 ℃时将反应液迅速转移并逐渐冷却至室温,待反应液冷却后,用碱液洗涤至pH值为8;
步骤2中,所述提纯方式为调节pH,具体如下:将粗四甲氧基苯基卟啉溶解于去离子水中,加入无水碳酸钠调节pH至11.5-12.5,过滤,滤液在水蒸气浴上浓缩至干,然后用质量分数为4-8%的稀盐酸调节pH至3.5-5.5,过滤,滤液在水蒸气浴上浓缩至干,如此反复多次,在pH=5.5-6.5时,用正丁醇分多次萃取,静置4-6 h分液,取上层正丁醇层,然后真空旋蒸得到四甲氧基苯基卟啉,保存备用;
步骤4中,多孔碳纳米管基板的制备方法为:将装有180-220mg二茂铁的瓷舟放入石英管中,再将石英管放入程序控制加热炉,在反应前通Ar气将管内空气排出以防止二茂铁被氧化;以10-20℃/min速率使管内温度迅速升至350-450℃,使二茂铁升华;然后以180-
220mL/min通入Ar气并使管内温度升至1000-1400℃;此时再以8-12mL/min通入C2H4,且继续通入Ar气;在1000-14000℃下反应25-35min后;关掉电源使其自然冷却至室温最后得到多孔碳纳米管。
2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤4中,以mg和mL计,四甲氧基苯基锆卟啉的添加量为30-80 mg,环氧丙烷的添加量为20-50 mL,四甲氧基苯基锆卟啉和环氧丙烷混合后搅拌10-25 min;所述多孔碳纳米管基板浸泡时间为7-10 h;反应产物在75-85℃下真空干燥4-8h。
3.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤4中,所述多孔碳纳米管基板的预处理为高温焙烧,具体如下:将具有5-7mm外径,3-5mm内径和140-160nm平均孔径的多孔碳纳米管作为基板,将管切成45-55 mm长度并依次浸泡在25-35mL的去离子水、甲醇、乙醚、丙酮溶剂中,并放入超声波水浴清洁;25-35min后将多孔碳纳米管基板在75-85℃下真空干燥箱中 6-10h,然后在450-550℃下煅烧4-6 h,基板的外表面用聚四氟乙烯带包裹,称重,保存备用。
4.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤7中,干燥温度为75-85℃,时间为4-
6 h。
5.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤3中,以mg和mL计,四甲氧基苯基卟啉的添加量为60-100 mg,无水氯化锆的添加量为60-100 mg;N,N-二乙基甲酰胺的添加量为90-150 mL,去离子水的添加量为60-150 mL。
6.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤3中,反应开始前通入惰性气体5-10 min;静置时间为1-5 h。