專利名稱：一種透明有機無機雜化異質(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，確切地說涉及一種透明有機無機雜化異質(zhì)結(jié)材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
半導體光電器件可以實現(xiàn)光和電的互換而廣泛應用于信息、照明、能源等領(lǐng)域，其中常用材料為半導體硅、鍺、無機化合物等，可利用界面合金、外延生長、真·空淀積等技術(shù)制造異質(zhì)結(jié)，具有成本高、工藝復雜、制造過程中的毒性和不易柔性加工等缺點。共軛聚合物具有質(zhì)量輕、柔性、成本低且可化學修飾調(diào)控其性能等優(yōu)點，可采用溶液旋涂、澆鑄等方法大面積成膜，在輕便光電器件應用方面顯示出巨大的潛力。聚合物與無機半導體納米晶復合制備雜化異質(zhì)結(jié)材料可以有效彌補其載流子遷移率、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。聚噻吩類衍生物是一類電荷傳輸性質(zhì)和穩(wěn)定性優(yōu)良的給體材料，是聚合物太陽能電池材料等光電器件中光活性層的主要用材之一。噻吩衍生物與無機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7%以上，目前文獻報道中所制備的噻吩衍生物與無機半導體雜化異質(zhì)結(jié)多為物理共混(美國專利7777303、中國專利101029142A、J. Phys. Chem.C，2012，116，3153等)，該法不能解決有機無機兩相相容的問題，無機納米晶容易團聚，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。為解決無機納米晶材料在共軛聚合物溶液中的分散問題，在共軛聚合物分子鏈中引入極性官能團可以提高無機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J. Am. Chem. Soc. 2004, 126，6550報道)，該類反應條件通常較為苛刻，且極性官能團的引入對有機共軛聚合物的光物理性能及在有機溶劑中的溶解性能等方面存在不利影響。也可以通過對納米晶表面有機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，通過吡啶類試劑對該類有機改性劑進行螯合交換是較為有效的方法(如文獻J. Phys. Chem. C，2010，114，12784報道)，但在改善與聚噻吩類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)材料中無機半導體在有機共軛體系中的分散穩(wěn)定性問題，提高電子傳輸能力，并實現(xiàn)有機無機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型半導體材料、以II - VI族無機納米晶作為n型半導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)問題采用的方案為一種透明有機無機雜化異質(zhì)結(jié)材料的制備方法，以烷基噻吩-吡啶共聚物材料為P型半導體，以II - VI族無機納米晶材料為n型半導體，制備有機無機雜化異質(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
1.一種透明有機無機雜化異質(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型半導體，以II - VI族無機納米晶材料為n型半導體,制備有機無機雜化異質(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無機雜化異質(zhì)結(jié)材料的制備方法，其特征在于氮氣保護下，以無水四氫呋喃為反應溶劑，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，同時加入1，3-雙二苯基膦丙烷二氯化鎳催化劑進行偶聯(lián)反應，室溫攪拌6 12h，制得反應液；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)明公開了一種透明有機無機雜化異質(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型半導體材料，以Ⅱ-Ⅵ族無機納米晶為n型半導體材料，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，可以廣泛用作半導體光電器件中各活性層材料。
文檔編號C08K3/30GK102702550SQ20121018974
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月11日
發(fā)明者康達蓮, 汪瑾, 羅小霞 申請人:合肥工業(yè)大學