一种钌配合物单分子膜和在HOPG上制备钌配合物单分子膜的方法.pdf

本发明涉及一种钌配合物单分子膜和在HOPG上制备钌配合物单分子膜的方法，属于分子自组装化学技术领域。该钌配合物单分子膜中钌配合物中的芘基与具有π-电子环境的HOPG通过π-π相互作用，将钌配合物分子的两个芘基固定在HOPG界面，该钌配合物通式为[Ru(Py4G2MeBip2)](PF6)2。首先配制钌配合物溶液，然后将HOPG的进行表面处理，最后采用旋涂法或浸渍法将钌配合物自组装在HOPG基底上制备得到钌配合物单分子膜。本发明采用两种方法制备钌配合物单分子膜，制备的钌配合物单分子膜具有良好的机械和化学稳定性，分子膜的厚度可控等诸多优点。

权利要求书1.  一种钌配合物单分子膜，其特征在于：该钌配合物单分子膜中钌配合物中的芘基与具有π-电子环境的HOPG通过π-π相互作用，将钌配合物分子的两个芘基固定在HOPG界面，该钌配合物[Ru(Py4G2MeBip2)](PF6)2的化学通式如下： 。 2.  一种利用旋涂法在HOPG上制备根据权利要求1所述的钌配合物单分子膜的方法，其特征在于具体步骤如下： 步骤1、首先将钌配合物[Ru(Py4G2MeBip2)](PF6)2溶解在四氢呋喃溶液中，制得50uM的钌配合物溶液； 步骤2、HOPG的表面处理：将胶带按压在HOPG表面上，然后剥离，得到新的光滑导电表面； 步骤3、将经步骤2表面处理后的HOPG基片固定在旋凃仪上，在HOPG基片表面滴加步骤1制备得到的钌配合物溶液，启动旋涂仪，使钌配合物均匀铺展成膜，室温放置使其自然干燥，取下HOPG基片，用四氢呋喃洗净后惰性气体吹干，即能制备得到钌配合物单分子膜，该经钌配合物单分子膜修饰的HOPG作为阳极。 3.  根据权利要求2所述的利用旋涂法在HOPG上制备钌配合物单分子膜的方法，其特征在于：所述步骤3中旋涂仪低速启动阶段旋转速率为150~200rpm，时间为3~5s，高速旋转速率为700~1000rpm，时间为70~120s。 4.  一种利用浸渍法在HOPG上制备根据权利要求1所述的钌配合物单分子膜的方法，其特征在于具体步骤如下： 步骤1、钌配合物溶液的配制：将钌配合物[Ru(Py4G2MeBip2)](PF6)2溶解在二氯甲烷溶液中，制得50uM的钌配合物溶液； 步骤2、HOPG的表面处理：将胶带按压在HOPG表面上，然后剥离，得到新的光滑导电表面； 步骤3、HOPG基底上定向组装：将经步骤2表面处理的HOPG浸没于步骤1配置得到的钌配合物溶液中，轻微震荡除去气泡，在室温下浸渍后取出HOPG基底，用二氯甲烷清洗干净后惰性气体吹干，即能制备得到钌配合物单分子膜，该经钌配合物单分子膜修饰的HOPG作为阳极。 5.  根据权利要求4所述的利用浸渍法在HOPG上制备钌配合物单分子膜的方法，其特征在于：所述步骤3中浸渍时间为10~24h。

说明书一种钌配合物单分子膜和在HOPG上制备钌配合物单分子膜的方法
技术领域
本发明涉及一种钌配合物单分子膜和在HOPG上制备钌配合物单分子膜的方法，属于分子自组装化学技术领域。
背景技术
分子自组装技术的发展为分子器件的制备和应用带来了新希望。单分子层膜对分子器件的研究提供了很多在科学和技术上富有挑战性的机遇。单分子层膜自组装技术是通过溶液中的分子扩散到浸泡在溶液中的基片上，使它们发生物理吸附或化学作用，形成有序的分子组装体系。单分子层膜自组装是高度有序和具有方向性的,并且可以与很多基团相互作用，所以能够通过精密的化学控制得到多种多样的具有特殊相互作用的表面。
钌配合物因其溶解性好、稳定性好、氧化还原电位比较低、高的电化学发光效率和好的兼容性而拥有优良的电化学发光性能。钌配合物较好的溶解性决定了其可以通过改变不同的阴离子使其在水和有机溶剂中都有很好的溶解性。其氧化还原电位比较低，因此在可以获得的电压下很容易进行电子转换反应，容易产生激发态，产生发光现象。此外，钌(II)配合物在染料敏化TiO2纳米电极上也表现出很高的光电转换效率。
钌最外层具有4d75s1结构，其离子常见价态为Ru(I)、Ru(II)和Ru(III)，并易于形成六配位的配合物。钌配合物由于具有热力学稳定性好、光化学光物理信息丰富、激发态反应活性高和寿命长及发光性能良好等特性，目前已被广泛应用于化学发光，电子转移，非线性光学材料，分子光开关，分子识别，传感器等领域的研究。
HOPG（Highly Oriented Pyrolytic Graphite，高定向热解石墨）是一种新型高纯度碳，是热解石墨经高温高压处理后制得的一种新型石墨材料， HOPG最突出的功能是有一个非常光滑的表面和电导性，其表面几乎为一个石墨层，标准的高定向的正六方形的原子秩序排列，使得表面的粗糙度小于0.1nm。HOPG具有层状结构，使得样品制备非常简单，用一条胶带粘在HOPG的表面上，然后将其撕下，胶带上就会粘有一层薄薄的HOPG，新裂表层是新的光滑的导电表面，可以用作样本基底材料。由于HOPG具有π-电子环境，可以通过π-π相互作用连接其他具有π-电子环境的配合物来制备出具备优异性能的分子膜。
目前国内对在HOPG上自组装二足钌配合物单分子膜的方法的研究还未见报道。公开的分子膜的自组装方法主要有：
公开号为CN103223302A的中国专利公开的“一种自组装共价交联纳滤膜的制备方法”中，公开一种自组装共价交联纳滤膜的制备方法，对基膜进行预处理，使其表面带上能与聚电解质发生静电作用的官能团后浸泡在功能聚电解质溶液中，取出基膜冲洗表面后浸泡在与之带有相反电荷的聚电解质溶液中，最后将膜取出冲洗后浸泡在二醛类的交联剂中，得到具有抑菌性的自组装共价交联纳滤膜。
公开号为CN103757683A的中国专利公开的“一种光交联型生物基涂层的电沉积制备方法”中，本发明提供了一种光交联型生物基涂层的电沉积制备方法。该制备方法利用含光敏基团的双亲性离子型生物基大分子自组装得到胶束粒子，通过恒电位电沉积技术在医用金属表面成膜，经紫外光照交联反应使胶束粒子发生交联，得到基于自组装胶束膜的医用生物涂层材料。
公开号为CN103121659A的中国专利公开的“用光刻工艺在高定向热解石墨上加工微结构的方法”中，首先使用研磨机研磨HOPG表面，对其抛光并进行表面清洗后制作HOPG的掩膜，旋涂光刻胶作为SiO2薄膜或者金属薄膜的掩膜，之后依次进行光刻、图形化HOPG的掩膜、刻蚀HOPG、除去光刻胶、除去HOPG的掩膜得到高定向热解石墨上的微结构。
公开号为CN102163486A的中国专利公开的“图案化BiFeO3薄膜的光刻自组装制备方法”中，本发明公开了一种图案化BiFeO3薄膜的光刻自组装制备方法，该方法将经紫外光照射后的玻璃基片置于OTS-甲苯溶液中浸泡，使基片表面形成一层 OTS单分子膜，之后在光掩膜的覆盖下，在紫外光下照射，得到图案化的功能自组装薄膜 最后置于配制 BiFeO3前驱体溶液中，沉积，超声波震荡清洗，退火，得到光刻自组装的图案化BiFeO3薄膜。
公开号为CN102036757A的中国专利公开的“涂覆基材的方法”中，提供包含无机结构和液体载体的涂料混合物，将基材的至少一部分浸没在液体面下相中，将所述基材与液体面下相分离，从而将涂层的至少一部分转移到基材上，然后对所述涂覆的基材的至少一部分进行加热，得到涂覆的基材，该方法所用的基材需是无机基材，加热的无机结构至少一部分烧结，加热之后，相邻的无机结构之间的角度大于90度。
目前，配合物的单分子膜自组装法是一种有利于控制组装结构和形态的有效方法，可在电极的表面通过共价键或非共价键而自发形成高度有序的单分子层。自组装膜分子排列有序紧密，但组装过程复杂，对设备要求高，需在在干净、密闭性较好的实验室内进行。而且，为使反应物与基片活性部分快速、有效地反应，配合物需在溶剂中有较好的溶解度。因而设计发明一种可定向、自组装过程简单且能形成稳定性高、重复性好的分子膜方法十分必要。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种钌配合物单分子膜和在HOPG上制备钌配合物单分子膜的方法。本发明中钌配合物分子中的芘基与具有π-电子环境的HOPG通过相互作用，将钌配合物分子的两个芘基固定在HOPG界面，从而实现在HOPG基底上自组装钌配合物单分子膜。同时采用两种方法制备OPG-钌配合物单分子膜：一种为旋凃法，另一种为浸渍法。使用旋涂法和浸渍法组装钌配合物单分子层极大节省了组装时间，该方法操作简单，组装层在HOPG导电基底上修饰均匀充分，在室温下使用简单容器即可操作，无需特殊条件和设备，经修饰后的HOPG导电基片具有优良的电化学活性，制备的钌配合物单分子膜具有良好的机械和化学稳定性，分子膜的厚度可控等诸多优点，本发明通过以下技术方案实现。
一种钌配合物单分子膜，该钌配合物单分子膜中钌配合物中的芘基与具有π-电子环境的HOPG通过π-π相互作用，将钌配合物分子的两个芘基固定在HOPG界面，该钌配合物[Ru(Py4G2MeBip2)](PF6)2的化学通式如下：
。
该钌配合物单分子膜具有优良的光、电功能。
一种利用旋涂法在HOPG上制备钌配合物单分子膜的方法，其具体步骤如下：
步骤1、首先将钌配合物[Ru(Py4G2MeBip2)](PF6)2溶解在四氢呋喃溶液中，制得50uM的钌配合物溶液；
步骤2、HOPG的表面处理：将胶带按压在HOPG表面上，然后剥离，得到新的光滑导电表面；
步骤3、将经步骤2表面处理后的HOPG基片固定在旋凃仪上，在HOPG基片表面滴加步骤1制备得到的钌配合物溶液，启动旋涂仪，使钌配合物均匀铺展成膜，室温放置使其自然干燥，取下HOPG基片，用四氢呋喃洗净后惰性气体吹干，即能制备得到钌配合物单分子膜，该经钌配合物单分子膜修饰的HOPG作为阳极。
所述步骤3中旋涂仪低速启动阶段旋转速率为150~200rpm，时间为3~5s，高速旋转速率为700~1000rpm，时间为70~120s。
一种利用浸渍法在HOPG上制备钌配合物单分子膜的方法，其具体步骤如下：
步骤1、钌配合物溶液的配制：将钌配合物[Ru(Py4G2MeBip2)](PF6)2溶解在二氯甲烷溶液中，制得50uM的钌配合物溶液；
步骤2、HOPG的表面处理：将胶带按压在HOPG表面上，然后剥离，得到新的光滑导电表面；
步骤3、HOPG基底上定向组装：将经步骤2表面处理的HOPG浸没于步骤1配置得到的钌配合物溶液中，轻微震荡除去气泡，在室温下浸渍后取出HOPG基底，用二氯甲烷清洗干净后惰性气体吹干，即能制备得到钌配合物单分子膜，该经钌配合物单分子膜修饰的HOPG作为阳极。
所述步骤3中浸渍时间为10~24h。
上述uM代表umol/L。
本发明的有益效果是：
1、该钌配合物分子中的芘基与具有π-电子环境的HOPG通过π-π相互作用，将钌配合物分子的两个芘基固定在HOPG界面，从而实现在HOPG基底上自组装钌配合物单分子膜，分子膜与HOPG基底结合牢固。
2、本发明中使用的钌配合物[Ru(Py4G2MeBip2)](PF6)2在多种溶剂中有较好的溶解度，有利于配合物与基片活性部分快速、有效地反应，从而提高自组装的效率和自组装膜的质量。
3、本发明的制备方法获得了配合物在电极上稳固的组装层，将具有光、电性质的钌配合物分子自组装HOPG上，形成具有光、电功能的自组装分子薄膜，自组装层在基底上分布均匀，并且具有良好的电化学活性及光物理性质。经修饰后的HOPG电极为阳极，具有优良的光、电化学性能，可用于染料敏化太阳能电池等领域。
4、本发明在室温下使用简单容器即可操作，无需复杂的仪器设备和特殊条件，整个自组装成膜过程工艺易于控制，操作简单，制备成本低，原料易得，成膜物不受基底大小和形状的限制，制备的薄膜具有良好的机械和化学稳定性，薄膜的厚度和结构可控，且成膜重复性好。
5、本发明采用旋涂法将石墨烯组装到单分子膜上，只需70~120s，较其它工艺相比，极大缩短了操作时间，提高了组装效率，且制备的薄膜具有特征光电性质。
附图说明
图1是本发明实施例1采用旋涂法制备得到钌配合物单分子膜伏安图；
图2是本发明实施例1采用旋涂法制备得到钌配合物单分子膜扫描速度与电流关系图；
图3是本发明实施例2采用旋涂法制备得到钌配合物单分子膜的伏安图；
图4是本发明实施例2采用旋涂法制备得到钌配合物单分子膜的扫描速度与电流关系图；
图5是本发明实施例3采用旋涂法制备得到钌配合物单分子膜的伏安图；
图6是本发明实施例3采用旋涂法制备得到钌配合物单分子膜的扫描速度与电流关系图。
图7是本发明实施例4采用浸渍法制备得到钌配合物单分子膜的伏安图；
图8是本发明实施例4采用浸渍法制备得到钌配合物单分子膜的HOPG基底的扫描速度与电流关系图；
图9是本发明实施例5采用浸渍法制备得到钌配合物单分子膜的伏安图；
图10是本发明实施例5采用浸渍法制备得到钌配合物单分子膜的的扫描速度与电流关系图；
图11是本发明实施例6采用浸渍法制备得到钌配合物单分子膜的伏安图；
图12是本发明实施例6采用浸渍法制备得到钌配合物单分子膜的扫描速度与电流关系图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1
该钌配合物单分子膜，该钌配合物单分子膜中钌配合物中的芘基与具有π-电子环境的HOPG通过π-π相互作用，将钌配合物分子的两个芘基固定在HOPG界面，该钌配合物[Ru(Py4G2MeBip2)](PF6)2的化学通式如下：
。
该利用旋涂法在HOPG上制备钌配合物单分子膜的方法，其具体步骤如下：
步骤1、首先将2.312mg钌配合物[Ru(Py4G2MeBip2)](PF6)2溶解在20ml四氢呋喃溶液中，制得50uM的钌配合物溶液；
步骤2、HOPG的表面处理：将胶带按压在HOPG表面上，然后剥离，得到新的光滑导电表面；
步骤3、将经步骤2表面处理后的HOPG基片固定在旋凃仪上，在HOPG基片表面滴加步骤1制备得到的钌配合物溶液，启动旋涂仪，低速启动阶段旋转速率为150rpm，时间为5s，高速旋转速率为700rpm，时间为120s，使钌配合物均匀铺展成膜，室温放置使其自然干燥，取下HOPG基片，用四氢呋喃洗净后惰性气体吹干，即能制备得到钌配合物单分子膜，该经钌配合物单分子膜修饰的HOPG电极作为阳极。
本实施例制备得到的钌配合物单分子膜的表面接触角测试：表面处理后的HOPG表面的接触角为59.8°，定向组装钌配合物单分子膜后的HOPG的表面接触角为81.0°，表面亲水性降低，这是因为电极表面为裸露的钌配合物分子中的疏水基，同时，接触角的改变也证明了HOPG上已成功定向组装上钌配合物单分子膜。
本实施例制备得到的钌配合物单分子膜的电化学性能测试：经钌配合物单分子膜修饰的HOPG电极为阳极，采用循环伏安法判定对钌配合物单分子膜进行循环伏安的测试。实验所用仪器为美国BAS公司生产的AL660-C电化学分析仪，参数设置如下：初始电位为0V；高电位为1.2V；低电位为0V；初期扫描为Poaitive；扫描次数为6次；等待时间为3～5s；灵敏度选择为10μA；滤波参数为50Hz；放大倍数1；扫描速度(单位为V / s)根据实验需要分别设定为:0.1,0.2,0.3,0.4,0.5。测定过程中以0.1MTBAPF6溶液（溶剂为无水MeCN）作为电解质，使用前在真空下干燥3h，修饰后的HOPG基底作为工作电极，Ag/AgNO3作为参照电极，Pt线作为对比电极。实验前先通入20分钟氮气去除溶液中的氧，测定的数据进行电位补正。得到修饰后的基底的伏安图如图1所示。
从图2中可看出电流值随扫描速度的增加而增加，阳极电流ipa与扫描速度V的函数关系为ipa=5.795×10-6V，阴极电流ipb与扫描速度V的函数关系为ipb=-6.672×10-6V，无论是阳极电流还是阴极电流均满足ip∝V关系，证明钌配合物分子已成功组装到HOPG基底上。HOPG基底的电荷量和被覆量分别按式（1）和（2）进行计算。
                  （1）
其中，Q：电荷量，C；
      A：峰面积，dots；
      B：被选定区域B的面积，dots；
      IB：B的电流，A；
      PB：B的电压，V；
      V：扫描速度，V/s。
                 （2）
其中，Г：被覆量，mol/cm2；
      Q：电荷量，C；
      F：Faraday常数，96485C/mol；
      n：电子数；
      A：接触面积，0.26cm2。
根据式（1）和（2）计算得到经经钌配合物单分子膜修饰的HOPG电极的电荷量是1.988×10-6C，被覆量是3.692×10-11 mol/cm2。
实施例2
该钌配合物单分子膜，该钌配合物单分子膜中钌配合物中的芘基与具有π-电子环境的HOPG通过π-π相互作用，将钌配合物分子的两个芘基固定在HOPG界面，该钌配合物[Ru(Py4G2MeBip2)](PF6)2的化学通式如下：
。
该利用旋涂法在HOPG上制备钌配合物单分子膜的方法，其具体步骤如下：
步骤1、首先将1.739mg钌配合物[Ru(Py4G2MeBip2)](PF6)2溶解在15ml四氢呋喃溶液中，制得50uM的钌配合物溶液；
步骤2、HOPG的表面处理：将胶带按压在HOPG表面上，然后剥离，得到新的光滑导电表面；
步骤3、将经步骤2表面处理后的HOPG基片固定在旋凃仪上，在HOPG基片表面滴加步骤1制备得到的钌配合物溶液，启动旋涂仪，低速启动阶段旋转速率为170rpm，时间为4s，高速旋转速率为850rpm，时间为100s，使钌配合物均匀铺展成膜，室温放置使其自然干燥，取下HOPG基片，用四氢呋喃洗净后惰性气体吹干，即能制备得到钌配合物单分子膜，该经钌配合物单分子膜修饰的HOPG电极作为阳极。
本实施例制备得到的钌配合物单分子膜的表面接触角测试：表面处理后的HOPG表面的接触角为59.7°，定向组装钌配合物单分子膜后的HOPG的表面接触角为81.2°，表面亲水性降低，这是因为电极表面为裸露的钌配合物分子中的疏水基，同时，接触角的改变也证明了HOPG上已成功定向组装上钌配合物单分子膜。
本实施例制备得到的钌配合物单分子膜的电化学性能测试：经钌配合物单分子膜修饰的HOPG电极为阳极，采用循环伏安法判定对钌配合物单分子膜进行循环伏安的测试。实验所用仪器为美国BAS公司生产的AL660-C电化学分析仪，参数设置如下：初始电位为0V；高电位为1.2V；低电位为0V；初期扫描为Poaitive；扫描次数为6次；等待时间为3～5s；灵敏度选择为10μA；滤波参数为50Hz；放大倍数1；扫描速度(单位为V/s)根据实验需要分别设定为:0.1,0.2,0.3,0.4,0.5。测定过程中以0.1MTBAPF6溶液（溶剂为无水MeCN）作为电解质，使用前在真空下干燥3h，修饰后的HOPG基底作为工作电极，Ag/AgNO3作为参照电极，Pt线作为对比电极。实验前先通入20分钟氮气去除溶液中的氧，测定的数据进行电位补正。得到修饰后的基底的伏安图如图3所示。
从图4中可看出电流值随扫描速度的增加而增加，阳极电流ipa与扫描速度V的函数关系为ipa=4.514×10-6V，阴极电流ipb与扫描速度V的函数关系为ipb=-5.046×10-6V，无论是阳极电流还是阴极电流均满足ip∝V关系，证明钌配合物分子已成功组装到HOPG基底上。HOPG基底的电荷量和被覆量分别按式（1）和（2）进行计算。
根据式（1）和（2）计算得到经钌配合物单分子膜修饰的HOPG电极的电荷量是1.867×10-6 C，被覆量是3.721×10-11 mol/cm2。
实施例3
该钌配合物单分子膜，该钌配合物单分子膜中钌配合物中的芘基与具有π-电子环境的HOPG通过π-π相互作用，将钌配合物分子的两个芘基固定在HOPG界面，该钌配合物[Ru(Py4G2MeBip2)](PF6)2的化学通式如下：
。
该利用旋涂法在HOPG上制备钌配合物单分子膜的方法，其具体步骤如下：
步骤1、首先将2.89mg钌配合物[Ru(Py4G2MeBip2)](PF6)2溶解在25ml四氢呋喃溶液中，制得50uM的钌配合物溶液；
步骤2、HOPG的表面处理：将胶带按压在HOPG表面上，然后剥离，得到新的光滑导电表面；
步骤3、将经步骤2表面处理后的HOPG基片固定在旋凃仪上，在HOPG基片表面滴加步骤1制备得到的钌配合物溶液，启动旋涂仪，低速启动阶段旋转速率为200rpm，时间为3s，高速旋转速率为1000rpm，时间为70s，使钌配合物均匀铺展成膜，室温放置使其自然干燥，取下HOPG基片，用四氢呋喃洗净后惰性气体吹干，即能制备得到钌配合物单分子膜，该经钌配合物单分子膜修饰的HOPG电极作为阳极。
本实施例制备得到的钌配合物单分子膜的表面接触角测试：表面处理后的HOPG表面的接触角为61.0°，定向组装钌配合物单分子膜后的HOPG的表面接触角为81.9°，表面亲水性降低，这是因为电极表面为裸露的钌配合物分子中的疏水基，同时，接触角的改变也证明了HOPG上已成功定向组装上钌配合物单分子膜。
本实施例制备得到的钌配合物单分子膜的电化学性能测试：经钌配合物单分子膜修饰的HOPG电极为阳极，采用循环伏安法判定对钌配合物单分子膜进行循环伏安的测试。实验所用仪器为美国BAS公司生产的AL660-C电化学分析仪，参数设置如下：初始电位为0V；高电位为1.2V；低电位为0V；初期扫描为Poaitive；扫描次数为6次；等待时间为3～5s；灵敏度选择为10μA；滤波参数为50Hz；放大倍数1；扫描速度(单位为V/s)根据实验需要分别设定为:0.1,0.2,0.3,0.4,0.5。测定过程中以0.1MTBAPF6溶液（溶剂为无水MeCN）作为电解质，使用前在真空下干燥3h，修饰后的HOPG基底作为工作电极，Ag/AgNO3作为参照电极，Pt线作为对比电极。实验前先通入20分钟氮气去除溶液中的氧，测定的数据进行电位补正。得到修饰后的基底的伏安图如图5所示。
从图6中可看出电流值随扫描速度的增加而增加，阳极电流ipa与扫描速度V的函数关系为ipa=5.401×10-6V，阴极电流ipb与扫描速度V的函数关系为ipb=-6.317×10-6V，无论是阳极电流还是阴极电流均满足ip∝V关系，证明钌配合物分子已成功组装到HOPG基底上。HOPG基底的电荷量和被覆量分别按式（1）和（2）进行计算。
根据式（1）和（2）计算得到钌配合物单分子膜修饰的HOPG电极电荷量是1.879×10-6 C，被覆量是3.745×10-11 mol/cm2。
实施例4
该钌配合物单分子膜，该钌配合物单分子膜中钌配合物中的芘基与具有π-电子环境的HOPG通过π-π相互作用，将钌配合物分子的两个芘基固定在HOPG界面，该钌配合物[Ru(Py4G2MeBip2)](PF6)2的化学通式如下：
。
该利用浸渍法在HOPG上制备钌配合物单分子膜的方法，其具体步骤如下：
步骤1、钌配合物溶液的配制：将2.89mg钌配合物[Ru(Py4G2MeBip2)](PF6)2溶解在25ml二氯甲烷溶液中，制得50uM的钌配合物溶液；
步骤2、HOPG的表面处理：将胶带按压在HOPG表面上，然后剥离，得到新的光滑导电表面；
步骤3、HOPG基底上定向组装：将经步骤2表面处理的HOPG浸没于步骤1配置得到的钌配合物溶液中，轻微震荡除去气泡，在室温下浸渍10h后取出HOPG基底，用二氯甲烷清洗干净后惰性气体吹干，即能制备得到钌配合物单分子膜，该经钌配合物单分子膜修饰的HOPG电极作为阳极。
本实施例制备得到的钌配合物单分子膜的表面接触角测试：表面处理后的HOPG表面的接触角为59.3°，定向组装钌配合物单分子膜后的HOPG的表面接触角为81.0°，表面亲水性降低，这是因为电极表面为裸露的钌配合物分子中的疏水基，同时，接触角的改变也证明了HOPG上已成功定向组装上钌配合物单分子膜。
本实施例制备得到的钌配合物单分子膜的电化学性能测试：经钌配合物单分子膜修饰的HOPG电极为阳极，采用循环伏安法判定对钌配合物单分子膜进行循环伏安的测试。实验所用仪器为美国BAS公司生产的AL660-C电化学分析仪，参数设置如下：初始电位为0V；高电位为1.2V；低电位为0V；初期扫描为Poaitive；扫描次数为6次；等待时间为3～5s；灵敏度选择为10μA；滤波参数为50Hz；放大倍数1；扫描速度(单位为V/s)根据实验需要分别设定为:0.1,0.2,0.3,0.4,0.5。测定过程中以0.1MTBAPF6溶液（溶剂为无水MeCN）作为电解质，使用前在真空下干燥3h，修饰后的HOPG基底作为工作电极，Ag/AgNO3作为参照电极，Pt线作为对比电极。实验前先通入20分钟氮气去除溶液中的氧，测定的数据进行电位补正。得到修饰后的基底的伏安图如图7所示。
从图8中可看出电流值随扫描速度的增加而增加，阳极电流ipa与扫描速度V的函数关系为ipa=3.319×10-6V，阴极电流ipb与扫描速度V的函数关系为ipb=-5.695×10-6V，无论是阳极电流还是阴极电流均满足ip∝V关系，证明钌配合物分子已成功组装到HOPG基底上。HOPG基底的电荷量和被覆量分别按式（1）和（2）进行计算。
根据式（1）和（2）计算得到经钌配合物单分子膜修饰的HOPG电极的电荷量是1.743×10-6C，被覆量是3.474×10-11 mol/cm2。
实施例5
该钌配合物单分子膜，该钌配合物单分子膜中钌配合物中的芘基与具有π-电子环境的HOPG通过π-π相互作用，将钌配合物分子的两个芘基固定在HOPG界面，该钌配合物[Ru(Py4G2MeBip2)](PF6)2的化学通式如下：
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该利用浸渍法在HOPG上制备钌配合物单分子膜的方法，其具体步骤如下：
步骤1、钌配合物溶液的配制：将2.312mg钌配合物[Ru(Py4G2MeBip2)](PF6)2溶解在20ml二氯甲烷溶液中，制得50uM的钌配合物溶液；
步骤2、HOPG的表面处理：将胶带按压在HOPG表面上，然后剥离，得到新的光滑导电表面；
步骤3、HOPG基底上定向组装：将经步骤2表面处理的HOPG浸没于步骤1配置得到的钌配合物溶液中，轻微震荡除去气泡，在室温下浸渍15h后取出HOPG基底，用二氯甲烷清洗干净后惰性气体吹干，即能制备得到钌配合物单分子膜，该经钌配合物单分子膜修饰的HOPG电极作为阳极。
本实施例制备得到的钌配合物单分子膜的表面接触角测试：表面处理后的HOPG表面的接触角为59.3°，定向组装钌配合物单分子膜后的HOPG的表面接触角为82.8°，表面亲水性降低，这是因为电极表面为裸露的钌配合物分子中的疏水基，同时，接触角的改变也证明了HOPG上已成功定向组装上钌配合物单分子膜。
本实施例制备得到的钌配合物单分子膜的电化学性能测试：经钌配合物单分子膜修饰的HOPG电极为阳极，采用循环伏安法判定对钌配合物单分子膜进行循环伏安的测试。实验所用仪器为美国BAS公司生产的AL660-C电化学分析仪，参数设置如下：初始电位为0V；高电位为1.2V；低电位为0V；初期扫描为Poaitive；扫描次数为6次；等待时间为3～5s；灵敏度选择为10μA；滤波参数为50Hz；放大倍数1；扫描速度(单位为V/s)根据实验需要分别设定为:0.1,0.2,0.3,0.4,0.5。测定过程中以0.1MTBAPF6溶液（溶剂为无水MeCN）作为电解质，使用前在真空下干燥3h，修饰后的HOPG基底作为工作电极，Ag/AgNO3作为参照电极，Pt线作为对比电极。实验前先通入20分钟氮气去除溶液中的氧，测定的数据进行电位补正。得到修饰后的基底的伏安图如图9所示。
从图10中可看出电流值随扫描速度的增加而增加，阳极电流ipa与扫描速度V的函数关系为ipa=3.319×10-6V，阴极电流ipb与扫描速度V的函数关系为ipb=-5.695×10-6V，无论是阳极电流还是阴极电流均满足ip∝V关系，证明钌配合物分子已成功组装到HOPG基底上。HOPG基底的电荷量和被覆量分别按式（1）和（2）进行计算。
根据式（1）和（2）计算得到经钌配合物单分子膜修饰后的HOPG基底上的电荷量是1.813×10-6，被覆量是3.613×10-11 mol/cm2。
实施例6
该钌配合物单分子膜，该钌配合物单分子膜中钌配合物中的芘基与具有π-电子环境的HOPG通过π-π相互作用，将钌配合物分子的两个芘基固定在HOPG界面，该钌配合物[Ru(Py4G2MeBip2)](PF6)2的化学通式如下：
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该利用浸渍法在HOPG上制备钌配合物单分子膜的方法，其具体步骤如下：
步骤1、钌配合物溶液的配制：将4.046mg钌配合物[Ru(Py4G2MeBip2)](PF6)2溶解在30ml二氯甲烷溶液中，制得50uM的钌配合物溶液；
步骤2、HOPG的表面处理：将胶带按压在HOPG表面上，然后剥离，得到新的光滑导电表面；
步骤3、HOPG基底上定向组装：将经步骤2表面处理的HOPG浸没于步骤1配置得到的钌配合物溶液中，轻微震荡除去气泡，在室温下浸渍24h后取出HOPG基底，用二氯甲烷清洗干净后惰性气体吹干，即能制备得到钌配合物单分子膜，该经钌配合物单分子膜修饰的HOPG电极作为阳极。
本实施例制备得到的钌配合物单分子膜的表面接触角测试：表面处理后的HOPG表面的接触角为61.3°，定向组装钌配合物单分子膜后的HOPG的表面接触角为81.5°，表面亲水性降低，这是因为电极表面为裸露的钌配合物分子中的疏水基，同时，接触角的改变也证明了HOPG上已成功定向组装上钌配合物单分子膜。
本实施例制备得到的钌配合物单分子膜的电化学性能测试：经钌配合物单分子膜修饰的HOPG电极为阳极，采用循环伏安法判定对钌配合物单分子膜进行循环伏安的测试。实验所用仪器为美国BAS公司生产的AL660-C电化学分析仪，参数设置如下：初始电位为0V；高电位为1.2V；低电位为0V；初期扫描为Poaitive；扫描次数为6次；等待时间为3～5s；灵敏度选择为10μA；滤波参数为50Hz；放大倍数1；扫描速度(单位为V/s)根据实验需要分别设定为:0.1,0.2,0.3,0.4,0.5。测定过程中以0.1MTBAPF6溶液（溶剂为无水MeCN）作为电解质，使用前在真空下干燥3h，修饰后的HOPG基底作为工作电极，Ag/AgNO3作为参照电极，Pt线作为对比电极。实验前先通入20分钟氮气去除溶液中的氧，测定的数据进行电位补正。得到修饰后的基底的伏安图如图11所示。
从图12中可看出电流值随扫描速度的增加而增加，阳极电流ipa与扫描速度V的函数关系为ipa=4.267×10-6V，阴极电流ipb与扫描速度V的函数关系为ipb=-5.071×10-6V，无论是阳极电流还是阴极电流均满足ip∝V关系，证明钌配合物分子已成功组装到HOPG基底上。HOPG基底的电荷量和被覆量分别按式（1）和（2）进行计算。
根据式（1）和（2）计算得到经钌配合物单分子膜修饰后的HOPG基底上的电荷量是1.761×10-6C，被覆量是3.509×10-11mol/cm2。
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。