專利名稱：有機半導體復合氧化鈦納米線的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及納米和材料科學領域，具體地說涉及一種低溫下通過模板制 備有機半導體復合氧化鈦納米線的方法。
技術背景半導體材料氧化鈦在太陽能利用、環(huán)境凈化、傳感器、催化劑等各個領域引起了人們極大的關注。利用多孔氧化鋁(AAO)模板將氧化鈦制備成納 米線或納米線陣列，可以提高比表面積、增大載流子傳遞效率、制備納米原 型器件、提高納米元器件的集成度等，因此具有重要意義。二氧化鈦納米線在氣體傳感器、濕度傳感器、太陽能電池、納米電子器 件、鋰電池等方面具有廣闊的應用前景，但已有的與模板法相配合的制備方 法如溶膠凝膠法、電化學沉積法等都需要進行50(TC左右的熱處理晶化工藝。 這種工藝不僅消耗了大量的能源，還導致無法通過該工藝對氧化鈦進行有機 物摻雜復合；而有機物尤其是有機半導體聚合物摻雜復合氧化鈦后，可提高 載流子傳遞效率，改善氧化鈦的光性能，對氧化鈦在太陽能電池、催化劑、 傳感器等方面的應用非常重要。中國專利200510061118.6公開了一種二氧化鈦光觸媒溶膠的制備方法， 包括以下步驟(l)在攪拌條件下將四氯化鈦、硫酸鈦或鈦酸丁酯其中至少一 種中加入醇稀釋溶劑中；(2)水浴下，將混合溶液逐滴加入水解溶劑中，攪拌; (3)溶膠靜置。該專利方法制備的溶膠中含有銳鈦礦晶體
發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種低溫下通過模板來制備有機半導體 復合氧化鈦納米線的方法，采用該方法制備的氧化鈦納米線光性能好、并能 提高載流子傳遞效率。為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種有機半導體復合氧化鈦納米線的制備方法，使用銳鈦礦晶體鈦溶膠，其特征在于包括以下步驟1) 、將有機半導體加入銳鈦礦晶體鈦溶膠中，并攪拌均勻，得有機半導 體復合鈦溶膠；所述銳鈦礦晶體鈦溶膠與有機半導體的重量比為5 100: 1;2) 、將帶有孔道的納米多孔氧化鋁模板浸入有機半導體復合鈦溶膠中， 使所述溶膠填充于模板的孔道內， 或者將有機半導體復合鈦溶膠置于帶有孔道的納米多孔氧化鋁模板的一 側，在所述模板的另一側施加負壓，使所述溶膠流經模板的孔道，最終使溶 膠填充于模板的孔道內；3) 、取出上述納米多孔氧化鋁模板，干燥；4) 、用堿或酸溶去納米多孔氧化鋁模板，得到有機半導體復合氧化鈦納 米線。作為本發(fā)明的有機半導體復合氧化鈦納米線的制備方法的改進在步驟3)之后再依次重復步驟2) 3) 1 3次后，然后進行步驟4)。作為本發(fā)明的有機半導體復合氧化鈦納米線的制備方法的進一步改進有機半導體為聚噻酚和聚苯胺類物質中的至少一種。作為本發(fā)明的有機半導體復合氧化鈦納米線的制備方法的進一步改進步驟3)中的干燥為室溫下晾干或40 12(TC烘干。 本發(fā)明中，銳鈦礦晶體鈦溶膠可以采用中國專利200510061118.6公開的 方法制備，步驟如下(a) 、攪拌條件下，將鈦鹽加入醇溶劑中稀釋制得鈦鹽醇溶液，醇溶劑和 鈦鹽的重量比為1 10: 1;(b) 、 在5 95"C水浴下，將鈦鹽醇溶液逐滴加入到pH值為0.1 5的水 中，水與鈦鹽醇溶液重量比為50 500: 1;滴加完畢后，攪拌反應0.5 5小 時；再靜置陳化至少l小時。上述鈦鹽為四氯化鈦、硫酸鈦和鈦酸丁酯中的至少一種。 上述醇溶劑為無水乙醇、乙二醇和異丙醇中的至少一種。 步驟(b)中調節(jié)水pH值所用的試劑為鹽酸、硫酸、硝酸和磷酸中的至少一種。本發(fā)明可以通過調整納米多孔氧化鋁模板的厚度和孔徑來制備不同長度 和直徑的有機半導體復合氧化鈦納米線。本發(fā)明采用銳鈦礦晶體溶膠，避免了以往模板法制備氧化鈦結晶納米線 必須高溫熱處理的問題，突破了有機半導體因耐溫不夠無法與氧化鈦復合的 限制，實現(xiàn)了納米線中有機半導體與氧化鈦的原位復合。所制備的復合氧化 鈦納米線具有良好的光性能，可望用于在塑料等柔性不耐熱基底上的納米線生長，并拓展應用于太陽能電池、傳感器等元件上。
具體實施方式
以下通過實例進一步對本發(fā)明進一步描述。實施例1、 一種有機半導體復合氧化鈦納米線的制備方法，依次進行以下 步驟1)、制備銳鈦礦晶體鈦溶膠(a) 、攪拌條件下，將鈦酸丁酯加入無水乙醇中稀釋，無水乙醇與鈦鹽的質量比為l: 1，攪拌均勻制得鈦酸丁酯乙醇溶液；(b) 、在5i:水浴下，將鈦酸丁酯乙醇溶液逐滴加到用硝酸調節(jié)pH值至 0.1的水中，水與鈦酸丁酯乙醇溶液的質量比為50: 1，滴加完畢后，攪拌反 應2小時，再靜置5小時，制得銳鈦礦晶體鈦溶膠；2 )、將聚乙撐二氧噻吩(PEDT)-聚苯乙烯磺酸鹽(PSS)加入銳鈦礦晶體鈦 溶膠中，并攪拌均勻，得PEDT/PSS復合鈦溶膠；銳鈦礦晶體鈦溶膠與有機 半導體PEDT/PSS的重量比為5: 1;3) 、將帶有孔道的納米多孔氧化鋁模板浸入PEDT/PSS復合鈦溶膠中 30min;該模板的孔徑為500nm。4) 、取出納米多孔氧化鋁模板，在常溫下干燥；5) 、用40%質量濃度的氫氧化鈉溶液溶去納米多孔氧化鋁模板，得到有 機半導體PEDT/PSS復合氧化鈦納米空心管。實施例2、 一種有機半導體復合氧化鈦納米線的制備方法，依次進行以下 步驟1)、制備銳鈦礦晶體鈦溶膠(a) 、攪拌條件下，將四氯化鈦加入乙二醇中稀釋，乙二醇與四氯化鈦的 質量比為10: 1,攪拌均勻制得四氯化鈦乙二醇溶液；(b) 、在95'C水浴下，將四氯化鈦乙二醇溶液逐滴加到用鹽酸調節(jié)溶液的 pH值至5的水中，水與四氯化鈦乙二醇溶液的質量比為500:1;滴加完畢后， 攪拌反應5小時，再靜置1小時，制得銳鈦礦晶體鈦溶膠；2) 、將聚苯乙烯磺酸(PSSA)摻雜聚苯胺(PAn) (PSSA與PAn的重量比為l: 10)加入銳鈦礦晶體鈦溶膠中，并攪拌均勻；銳鈦礦晶體鈦溶膠與有機 半導體PSSA/PAn的重量比為100: 1;3) 、將帶有孔道的納米多孔氧化鋁模板一端浸入PSSA/PAn復合鈦溶膠 中，并用真空泵抽另一端10min;該模板的孔徑為100nm。4) 、取出納米多孔氧化鋁模板，在12(TC下干燥10min;5) 、重復一次步驟3)和步驟4);6) 、用40%質量濃度的氫氧化鉀溶液溶去納米多孔氧化鋁模板，得到直 徑為100nm的有機半導體PSSA/PAn復合氧化鈦納米線。實施例3、 一種有機半導體復合氧化鈦納米線的制備方法，依次進行以下 步驟1) 、制備銳鈦礦晶體鈦溶膠-(a)、攪拌條件下，將硫酸鈦加入無水乙醇、乙二醇和異丙醇組成(無水 乙醇、乙二醇和異丙醇的重量比為5: 2: 3)的醇溶劑中稀釋，醇溶劑與硫酸 鈦的質量比為5: 1,攪拌均勻制得硫酸鈦醇溶液；(b)、在55"C水浴下，將硫酸鈦醇溶液逐滴加到用磷酸調節(jié)溶液的pH值為3的水中，水與硫酸鈦醇溶液的重量比為300: 1;滴加完畢后，攪拌反應 0.5小時；再靜置15小時，制得銳鈦礦晶體鈦溶膠；2) 、以PEDT/PSS和PSSA/PAn (兩者重量比1: 1)的混合物作為有機半導體加入銳鈦礦晶體鈦溶膠中，并攪拌均勻；銳鈦礦晶體鈦溶膠與有機半導 體的重量比為55: 1。3) 、將帶有孔道的納米多孔氧化鋁模板浸入有機半導體復合鈦溶膠中l(wèi)h;該模板的孔徑為300nm。4) 、取出納米多孔氧化鋁模板，在8(TC下干燥lh;5) 、依次重復兩次步驟3)和步驟4);6) 、用硫酸(30%質量濃度)和磷酸(20%質量濃度)以質量比h 1混 合后所得的溶液，溶去納米多孔氧化鋁模板，得到有機半導體復合氧化鈦納 米線。最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的若干個具體實施例。 顯然，本發(fā)明不限于以上實施例，還可以有許多變形。本領域的普通技術人 員能從本發(fā)明公開的內容直接導出或聯(lián)想到的所有變形，均應認為是本發(fā)明 的保護范圍。
權利要求
1、有機半導體復合氧化鈦納米線的制備方法，使用銳鈦礦晶體鈦溶膠，其特征在于包括以下步驟1)、將有機半導體加入銳鈦礦晶體鈦溶膠中，并攪拌均勻，得有機半導體復合鈦溶膠；所述銳鈦礦晶體鈦溶膠與有機半導體的重量比為5～100∶1；2)、將帶有孔道的納米多孔氧化鋁模板浸入有機半導體復合鈦溶膠中，使所述溶膠填充于模板的孔道內；或者將有機半導體復合鈦溶膠置于帶有孔道的納米多孔氧化鋁模板的一側，在所述模板的另一側施加負壓，使所述溶膠流經模板的孔道，最終使溶膠填充于模板的孔道內；3)、取出上述納米多孔氧化鋁模板，干燥；4)、用堿或酸溶去納米多孔氧化鋁模板，得到有機半導體復合氧化鈦納米線。
2、 根據(jù)權利要求1所述的有機半導體復合氧化鈦納米線的制備方法，其特 征在于在步驟3)之后再依次重復步驟2) 3) 1 3次后，然后進行所述步 驟4)。
3、 根據(jù)權利要求1或2所述的有機半導體復合氧化鈦納米線的制備方法， 其特征在于所述有機半導體為聚噻酚和聚苯胺類物質中的至少一種。
4、 根據(jù)權利要求3所述的有機半導體復合氧化鈦納米線的制備方法，其特征 在于步驟3)中的干燥為室溫下晾干或40 12(TC烘干。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種有機半導體復合氧化鈦納米線的制備方法，使用銳鈦礦晶體鈦溶膠，包括以下步驟1)將有機半導體加入銳鈦礦晶體鈦溶膠中，并攪拌均勻，得有機半導體復合鈦溶膠；2)將帶有孔道的納米多孔氧化鋁模板浸入溶膠中，使溶膠填充于模板的孔道內；或者將溶膠置于帶有孔道的納米多孔氧化鋁模板的一側，在模板的另一側施加負壓，最終使溶膠填充于模板的孔道內；3)取出上述納米多孔氧化鋁模板，干燥；4)用堿或酸溶去納米多孔氧化鋁模板，得到有機半導體復合氧化鈦納米線。采用該方法制備的氧化鈦納米線光性能好、并能提高載流子傳遞效率。
文檔編號B82B3/00GK101148248SQ200710156629
公開日2008年3月26日 申請日期2007年11月2日 優(yōu)先權日2007年11月2日
發(fā)明者高基偉 申請人:浙江大學