專(zhuān)利名稱(chēng)：一種透明有機(jī)無(wú)機(jī)雜化異質(zhì)結(jié)材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光電器件材料領(lǐng)域，確切地說(shuō)涉及一種透明有機(jī)無(wú)機(jī)雜化異質(zhì)結(jié)材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體光電器件可以實(shí)現(xiàn)光和電的互換而廣泛應(yīng)用于信息、照明、能源等領(lǐng)域，其中常用材料為半導(dǎo)體硅、鍺、無(wú)機(jī)化合物等，可利用界面合金、外延生長(zhǎng)、真·空淀積等技術(shù)制造異質(zhì)結(jié)，具有成本高、工藝復(fù)雜、制造過(guò)程中的毒性和不易柔性加工等缺點(diǎn)。共軛聚合物具有質(zhì)量輕、柔性、成本低且可化學(xué)修飾調(diào)控其性能等優(yōu)點(diǎn)，可采用溶液旋涂、澆鑄等方法大面積成膜，在輕便光電器件應(yīng)用方面顯示出巨大的潛力。聚合物與無(wú)機(jī)半導(dǎo)體納米晶復(fù)合制備雜化異質(zhì)結(jié)材料可以有效彌補(bǔ)其載流子遷移率、激子輻射率和熒光量子效率低等不足，已成為廣泛研究的熱點(diǎn)。聚噻吩類(lèi)衍生物是一類(lèi)電荷傳輸性質(zhì)和穩(wěn)定性?xún)?yōu)良的給體材料，是聚合物太陽(yáng)能電池材料等光電器件中光活性層的主要用材之一。噻吩衍生物與無(wú)機(jī)受體材料制備的雜化異質(zhì)結(jié)電池的能量轉(zhuǎn)換效率已達(dá)7%以上，目前文獻(xiàn)報(bào)道中所制備的噻吩衍生物與無(wú)機(jī)半導(dǎo)體雜化異質(zhì)結(jié)多為物理共混(美國(guó)專(zhuān)利7777303、中國(guó)專(zhuān)利101029142A、J. Phys. Chem.C，2012，116，3153等)，該法不能解決有機(jī)無(wú)機(jī)兩相相容的問(wèn)題，無(wú)機(jī)納米晶容易團(tuán)聚，使得電子的傳輸受阻，兩相之間的相分離也影響了界面處激子的分離與傳遞，難以充分發(fā)揮其光電特性。為解決無(wú)機(jī)納米晶材料在共軛聚合物溶液中的分散問(wèn)題，在共軛聚合物分子鏈中引入極性官能團(tuán)可以提高無(wú)機(jī)納米晶在共軛聚合物溶液的分散穩(wěn)定性，有利于界面電荷的分離與傳遞(如文獻(xiàn)J. Am. Chem. Soc. 2004, 126，6550報(bào)道)，該類(lèi)反應(yīng)條件通常較為苛刻，且極性官能團(tuán)的引入對(duì)有機(jī)共軛聚合物的光物理性能及在有機(jī)溶劑中的溶解性能等方面存在不利影響。也可以通過(guò)對(duì)納米晶表面有機(jī)化改性可以提高納米晶的分散性與穩(wěn)定性，但在光電器件中也成為一層絕緣層阻礙了給體受體之間電荷的傳輸，通過(guò)吡啶類(lèi)試劑對(duì)該類(lèi)有機(jī)改性劑進(jìn)行螯合交換是較為有效的方法(如文獻(xiàn)J. Phys. Chem. C，2010，114，12784報(bào)道)，但在改善與聚噻吩類(lèi)衍生物的界面性能方面并未起到顯著的效果。

發(fā)明內(nèi)容
為解決雜化異質(zhì)結(jié)材料中無(wú)機(jī)半導(dǎo)體在有機(jī)共軛體系中的分散穩(wěn)定性問(wèn)題，提高電子傳輸能力，并實(shí)現(xiàn)有機(jī)無(wú)機(jī)界面處電荷的有效分離與傳遞，本發(fā)明提供一種以吡啶改性的烷基噻吩-吡啶共聚物作為P型半導(dǎo)體材料、以II - VI族無(wú)機(jī)納米晶作為n型半導(dǎo)體材料組裝的雜化異質(zhì)結(jié)材料及制備方法。解決上述技術(shù)問(wèn)題采用的方案為一種透明有機(jī)無(wú)機(jī)雜化異質(zhì)結(jié)材料的制備方法，以烷基噻吩-吡啶共聚物材料為P型半導(dǎo)體，以II - VI族無(wú)機(jī)納米晶材料為n型半導(dǎo)體，制備有機(jī)無(wú)機(jī)雜化異質(zhì)結(jié)材料的具體操作步驟如下
( I)烷基噻吩-吡啶共聚物材料烷基噻吩-吡啶共聚物分子結(jié)構(gòu)中烷基噻吩和吡啶的摩爾比為I 3:1，分子量在5000 20000范圍之內(nèi)，分子量分布在I. I I. 4范圍之內(nèi)；結(jié)構(gòu)通式如下
權(quán)利要求
1.一種透明有機(jī)無(wú)機(jī)雜化異質(zhì)結(jié)材料的制備方法，其特征在于以烷基噻吩-吡啶共聚物材料為P型半導(dǎo)體，以II - VI族無(wú)機(jī)納米晶材料為n型半導(dǎo)體,制備有機(jī)無(wú)機(jī)雜化異質(zhì)結(jié)材料的具體操作步驟如下 (1)烷基噻吩-吡啶共聚物材料 烷基噻吩-吡啶共聚物分子結(jié)構(gòu)中烷基噻吩和吡啶的摩爾比為I 3:1，分子量在5000 20000范圍之內(nèi)，分子量分布在I. I I. 4范圍之內(nèi)；結(jié)構(gòu)通式如下
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種透明有機(jī)無(wú)機(jī)雜化異質(zhì)結(jié)材料的制備方法，其特征在于氮?dú)獗Ｗo(hù)下，以無(wú)水四氫呋喃為反應(yīng)溶劑，回流狀態(tài)下按烷基噻吩與鎂的摩爾比I :2投料反應(yīng)I 3h制得烷基噻吩二溴化鎂，按烷基噻吩與鎂的摩爾比I : I投料制得烷基噻吩溴化鎂；將烷基噻吩二溴化鎂和2，5-二溴吡啶和烷基噻吩溴化鎂混合，同時(shí)加入1，3-雙二苯基膦丙烷二氯化鎳催化劑進(jìn)行偶聯(lián)反應(yīng)，室溫?cái)嚢? 12h，制得反應(yīng)液；烷基噻吩二溴化鎂和2，5-二溴吡啶和烷基噻吩溴化鎂的摩爾比為I :1 :0 2，1，3-雙二苯基膦丙烷二氯化鎳與烷基噻吩和2，5- 二溴吡啶單體總量的摩爾比為0. 005 0. 02 1 ;室溫下將所述反應(yīng)液加入等體積的甲醇中沉降、離心，所得固體40 50°C條件下真空干燥，依次用甲醇、正己烷、氯仿抽提，再旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得到烷基噻吩-吡啶共聚物。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種透明有機(jī)無(wú)機(jī)雜化異質(zhì)結(jié)材料及其制備方法。本發(fā)明異質(zhì)結(jié)材料以烷基噻吩-吡啶共聚物為p型半導(dǎo)體材料，以Ⅱ-Ⅵ族無(wú)機(jī)納米晶為n型半導(dǎo)體材料，溶液中組裝后采用旋涂、澆鑄或印刷的方法成膜，可室溫大面積成型。所制備的雜化異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)有序，光吸收效率高，分散穩(wěn)定性及界面相容性良好。該雜化異質(zhì)結(jié)材料成膜后具有良好的透光性，可以廣泛用作半導(dǎo)體光電器件中各活性層材料。
文檔編號(hào)C08K3/30GK102702550SQ20121018974
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月11日
發(fā)明者康達(dá)蓮, 汪瑾, 羅小霞 申請(qǐng)人:合肥工業(yè)大學(xué)