1.一種對有機磷酸酯類及相關有機含磷化合物有毒氣體具有超靈敏(ppb級)熒光響應的一維有機半導體納米線或納米帶,其特征在于,所述納米線或納米帶是由多個含有苝酐的雙親性苝酰亞胺衍生物,通過π-π相互作用自組裝得到的;所述含有苝酐的雙親性苝酰亞胺衍生物具有不對稱兩親性取代基,其中,一端為非極性直鏈或支鏈的長鏈烷基,另一端為含有極性基團的芳基或芳基烷基。
優選地,所述的苝酐具有以下結構:
2.根據權利要求1所述的一維有機半導體納米線或納米帶,其特征在于,所述的含有苝酐的雙親性苝酰亞胺衍生物具有以下結構:
其中,R1為非極性直鏈或支鏈的長鏈烷基,R2為含有極性基團的芳基或芳基烷基。
優選地,R1為直鏈或支鏈的C4-20烷基,優選為直鏈或支鏈的C5-12烷基。
優選地,R2中的極性基團例如為-OH、-NH2或-COOH,優選為-OH。
優選地,R2中的芳基或芳基烷基中的芳基為C6-20的芳基,例如為苯基或萘基。R2中的芳基烷基中烷基為C1-4烷基,例如為甲基或乙基。
優選地,R2選自:鄰位羥甲基苯基、間位羥甲基苯基、對位羥甲基苯基、2,3-二羥甲基苯基、2,4-二羥甲基苯基、3,5-二羥甲基苯基、鄰位羥甲基芐基、間位羥甲基芐基、對位羥甲基芐基、2,3-二羥甲基芐基、2,4-二羥甲基芐基、3,5-二羥甲基芐基、鄰位羥甲基苯乙基、鄰位羥甲基苯乙基、間位羥甲基苯乙基、2,3-二羥甲基苯乙基、2,4-二羥甲基苯乙基、3,5-二羥甲基苯乙基、鄰位羥乙基苯基、間位羥乙基苯基、對位羥乙基苯基、2,3-羥乙基苯基、2,4-羥乙基苯基、3,5-羥乙基苯基、鄰位羥乙基芐基、間位羥乙基芐基、對位羥乙基芐基、2,3-羥乙基芐基、2,4-羥乙基芐基、3,5-羥乙基芐基、鄰位羥乙基苯乙基、鄰位羥乙基苯乙基、間位羥乙基苯乙基、2,3-羥乙基苯乙基、2,4-羥乙基苯乙基、3,5-羥乙基苯乙基中的一種。
優選地,所述R1選自:
上述R1基團標注*的一端與N原子相連。
優選地,所述R2選自:
上述R2基團的下側為與N原子的連接點。
3.權利要求1或2所述的一維有機半導體納米線或納米帶的制備方法,其特征在于,所述方法包括以下步驟:首先合成出上述的含有苝酐的雙親性苝酰亞胺衍生物作為構筑單元,然后在良溶劑與不良溶劑的混合液中通過π-π相互作用自組裝制備形成對有機磷酸酯類及相關有機含磷化合物有毒氣體具有熒光響應的一維有機半導體納米線或納米帶。
4.根據權利要求3所述的制備方法,其特征在于,該制備方法包括以下步驟:
(1)將苝-3,4,9,10-四羧酸二酐溶于有機溶劑中,與直鏈或支鏈的長鏈烷基胺反應得第一中間體;
(2)步驟(1)的第一中間體與含有極性基團的芳胺或含有極性基團的芳基烷基胺反應,得到所述的含有苝酐的雙親性苝酰亞胺衍生物;
(3)將步驟(2)得到的含有苝酐的雙親性苝酰亞胺衍生物溶解在良溶劑中后加入不良溶劑,靜置,通過所述苝酐之間的π-π相互作用自組裝得到對有機磷酸酯類及相關有機含磷化合物氣體具有熒光響應的一維有機半導體納米線或納米帶。
5.根據權利要求4所述的制備方法,其特征在于,步驟(1)中,苝-3,4,9,10-四羧酸二酐與長鏈烷基胺或支鏈烷基胺的摩爾比為1:1~1:1.5,優選1:1.3。
優選地,步驟(1)中,所述溶劑為咪唑,用量相對于100mg苝-3,4,9,10-四羧酸二酐為5-10g。
優選地,步驟(1)中,將苝-3,4,9,10-四羧酸二酐與溶劑混合并加熱至110~130℃溶解后緩慢注入長鏈烷基胺或支鏈烷基胺中進行反應(一般進行反應的時間為3小時左右)得到反應液,然后向反應液中加入8~15毫升的乙醇及8~15毫升的濃鹽酸(質量濃度為36%)后攪拌過夜;取出產物,用水沖洗至pH為中性后烘干待用。
6.根據權利要求4或5所述的制備方法,其特征在于,步驟(2)中,所述含有極性基團的芳胺或含有極性基團的芳基烷基胺選自:鄰位羥甲基苯胺、間位羥甲基苯胺、對位羥甲基苯胺、2,3-二羥甲基苯胺、2,4-二羥甲基苯胺、3,5-二羥甲基苯胺、鄰位羥甲基芐胺、間位羥甲基芐胺、對位羥甲基芐胺、2,3-二羥甲基芐胺、2,4-二羥甲基芐胺、3,5-二羥甲基芐胺、鄰位羥甲基苯乙胺、鄰位羥甲基苯乙胺、間位羥甲基苯乙胺、2,3-二羥甲基苯乙胺、2,4-二羥甲基苯乙胺、3,5-二羥甲基苯乙胺、鄰位羥乙基苯胺、間位羥乙基苯胺、對位羥乙基苯胺、2,3-羥乙基苯胺、2,4-羥乙基苯胺、3,5-羥乙基苯胺、鄰位羥乙基芐胺、間位羥乙基芐胺、對位羥乙基芐胺、2,3-羥乙基芐胺、2,4-羥乙基芐胺、3,5-羥乙基芐胺、鄰位羥乙基苯乙胺、鄰位羥乙基苯乙胺、間位羥乙基苯乙胺、2,3-羥乙基苯乙胺、2,4-羥乙基苯乙胺或3,5-羥乙基苯乙胺。
優選地,步驟(2)中,步驟(1)的第一中間體與含有極性基團的芳胺或含有極性基團的芳基烷基胺的摩爾比為1:1.2~1:2,優選1:1.5。
優選地,步驟(2)中,反應溫度為110~140℃,反應完成后,向反應液中加入8~15毫升的濃鹽酸(質量濃度為36%)后攪拌過夜,取出產物,得到含有苝酐的雙親性苝酰亞胺衍生物。
優選地,步驟(3)中,良溶劑與不良溶劑的體積比優選為1:5~1:20。
優選地,所述的良溶劑是氯仿、二氯甲烷或1,2-二氯乙烷等。
優選地,所述的不良溶劑是乙醇、丙酮、乙腈或甲醇等。
7.一種膜,其特征在于,所述膜是由多根權利要求1或2所述的一維有機半導體納米線或納米帶自組裝編織形成的具有網狀結構的膜。
8.權利要求7中所述膜的用途,其特征在于,所述膜用于檢測有機磷酸酯類及相關有機含磷化合物有毒氣體。
9.根據權利要求8所述的用途,其特征在于,所述的有機磷酸酯類及相關有機含磷化合物有毒化合物是二甲氨基氰膦酸乙酯(塔崩(GA))、甲氟膦酸異丙酯(沙林(GB))、甲氟磷酸異己酯(索曼(GD))、二異丙基氟磷酸(DFP)、二乙基磷酰氯(DCP)等。
10.一種檢測有機磷酸酯類及相關有機含磷化合物有毒氣體的方法,其包括以下步驟:將被檢測的有機磷酸酯類及相關有機含磷化合物有毒蒸氣吹入放置有權利要求7所述的膜的容器中,通過檢測所述膜的熒光強度的變化,檢測所述氣體的濃度。
優選地,所述氣體的檢測濃度從1ppb到200ppm。
優選地,所述的有機磷酸酯類及相關有機含磷化合物有毒化合物是二甲氨基氰膦酸乙酯(塔崩(GA))、甲氟膦酸異丙酯(沙林(GB))、甲氟磷酸異己酯(索曼(GD))、二異丙基氟磷酸(DFP)、二乙基磷酰氯(DCP)等。