專利名稱：卟啉微納米棒的制備方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光電材料領(lǐng)域，涉及一種卟啉微納米棒的制備方法及其在光電器件中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
隨著人類社會(huì)的進(jìn)步和全球一體化的發(fā)展趨勢(shì)，傳統(tǒng)能源的日益減少和環(huán)境污染成為新世紀(jì)人類面臨的主要問題。新型綠色能源的開發(fā)已迫在眉睫，對(duì)太陽能的利用是一個(gè)很好的發(fā)展方向。目前，商用化的太陽能電池主要是利用無機(jī)高純硅作為光捕獲劑，但其昂貴的價(jià)格使人望而卻步。有機(jī)太陽能電池因其價(jià)格低廉、柔性、易于大面積制備等特點(diǎn)而成為人們研究的另一熱點(diǎn)。卟啉分子由于其獨(dú)特的共軛結(jié)構(gòu)和良好的光敏性、熱穩(wěn)定性常常作為光電器件和存儲(chǔ)材料。在微納米尺度上，許多物質(zhì)表現(xiàn)出不同于體相材料的獨(dú)特性能。隨著納米技術(shù)和納米科學(xué)的發(fā)展，如何構(gòu)建微納米尺度的卟啉光電器件作為新型的光 電材料和有機(jī)太陽能電池，并提高其光電轉(zhuǎn)換效率成為近年來有機(jī)光電材料領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和富有意義的工作。許多科學(xué)家已利用多種自組裝的方法(再沉淀法、表面活性劑法等)制備出不同結(jié)構(gòu)的卩卜啉微納米材料。如文獻(xiàn)"Three-Dimensional Self-organization ofSupramolecular Self-Assembled Porphyrin Hollow Hexagonal Nanoprisms^ Jin-SongHu, J. AM. CHEM. S0C. 2005，vl27，pl7090_17095，公開一種由四(4-批啶基)P卜啉鋅(zincmeso-tetra (4-pyridyl) porphyrin, ZnTPyP)自組裝的納米棱柱(nanoprisms),然后這種納米棱柱長度不到Iym,且主要分布在520 540nm之間，這種長度造成在應(yīng)用上的困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供另一種制備卟啉微納米棒的方法，使所得的卟啉微納米棒長度達(dá)到幾十個(gè)微米。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種上述方法制得的卟啉微納米棒的應(yīng)用。一種制備卟啉微納米棒的方法，該方法是將濃度為O. I O. 3mmol/L的四羧基苯基卟啉乙醇溶液與pH為I 3的鹽酸溶液混合，混合均勻后，靜置3 5d，再經(jīng)分離、干燥得到產(chǎn)物，所述四羧基苯基卟啉乙醇溶液與鹽酸溶液的體積比為1:1 1:3。進(jìn)一步，所述四羧基苯基卟啉通過如下步驟得到將對(duì)羧基苯甲醛溶解于丙酸溶劑中，加熱至125 130°C，然后滴加吡咯丙酸溶液，滴加完后繼續(xù)反應(yīng)30 45min，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)純化得到四羧基苯基卟啉。進(jìn)一步，對(duì)羧基苯甲醛與吡咯的摩爾比為(I I. I) :1。進(jìn)一步，反應(yīng)產(chǎn)物純化的方法為反應(yīng)產(chǎn)物先經(jīng)減壓濃縮，再于O 5°C下靜置，析出粗產(chǎn)物，抽濾，依次用水、乙醇洗滌，將洗滌后的產(chǎn)物加入到水中，調(diào)節(jié)PH至10 11，除去上層液，下層液調(diào)pH至5 7后再用正丁醇萃取，得到的正丁醇層用無水硫酸鈉干燥，過濾，濾液減壓濃縮后，過硅膠柱，甲醇洗脫，分離得到四羧基苯基卟啉。
上述方法制得的卟啉微納米棒用于制作光電器件。本發(fā)明的方法采用兩親性的四羧基苯基卟啉，利用分子間氫鍵、π-π作用，通過控制PH值和乙醇水體積比，自組裝出具有單晶結(jié)構(gòu)的卟啉微納米棒，該方法操作簡(jiǎn)單，無需使用危害性大的溶劑，適用于大量制備微納米棒，所制得的卟啉微納米棒長度主要分布在40-60微米，長的可達(dá)幾百微米，微納米棒直徑大約為300-400nm，斷面截面呈方形，用XRD表征時(shí)，該微納米棒在5-10°的小角范圍表現(xiàn)出獨(dú)特的衍射峰。采用本發(fā)明方法制得的卟啉微納米棒表現(xiàn)出優(yōu)良的光電性能，其電導(dǎo)對(duì)光照敏感，在偏壓區(qū)，光電流是暗電流的近十倍，其電導(dǎo)的光響應(yīng)具有良好的穩(wěn)定性和可重復(fù)性。


圖I為本發(fā)明所得卟啉微納米棒的形貌表征。圖2為本發(fā)明所得卟啉紫外-可見光譜和熒光光譜?！?br> 圖3為本發(fā)明所得卟啉微納米棒的紅外譜圖。圖4為本發(fā)明所得卟啉微納米棒的XRD譜圖。圖5為本發(fā)明所得卟啉微納米棒的光電行性能表征。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。結(jié)構(gòu)式
權(quán)利要求
1.一種制備卟啉微納米棒的方法，其特征在于將濃度為O. I O. 3mmol/L的四羧基苯基卟啉乙醇溶液與pH為I 3的鹽酸溶液混合，混合均勻后，靜置3 5d，再經(jīng)分離、干燥得到產(chǎn)物，所述四羧基苯基卟啉乙醇溶液與鹽酸溶液的體積比為1:1 1:3。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述制備卟啉微納米棒的方法，其特征在于，所述四羧基苯基卟啉是通過如下步驟得到將對(duì)羧基苯甲醛溶解于丙酸溶劑中，加熱至125 130°C，然后滴加吡咯丙酸溶液，滴加完后繼續(xù)反應(yīng)30 45min，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)純化得到四羧基苯基卟啉。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述制備卟啉微納米棒的方法，其特征在于對(duì)羧基苯甲醛與吡咯的摩爾比為(I I. I) :1。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述制備卟啉微納米棒的方法，其特征在于，反應(yīng)產(chǎn)物純化的方法為反應(yīng)產(chǎn)物先經(jīng)減壓濃縮，再于O 5°C下靜置，析出粗產(chǎn)物，抽濾，依次用水、乙醇洗滌，將洗滌后的產(chǎn)物加入到水中，調(diào)節(jié)pH至10 11，除去上層液，下層液調(diào)pH至5 7后再用正丁醇萃取，得到的正丁醇層用無水硫酸鈉干燥，過濾，濾液減壓濃縮后，過硅膠柱，甲醇洗脫，分離得到四羧基苯基卟啉。
5.—種按權(quán)利要求I 4任一所述方法制備得到的P卜啉微納米棒。
6.權(quán)利要求5所述卟啉微納米棒的應(yīng)用，其特征在于，用于制作光電器件。
全文摘要
本發(fā)明公開一種制備卟啉微納米棒的方法，該方法是將濃度為0.1～0.3mmol/L的四羧基苯基卟啉乙醇溶液與pH為1～3的鹽酸溶液混合，混合均勻后，靜置3～5d，再經(jīng)分離、干燥得到產(chǎn)物，所述四羧基苯基卟啉乙醇溶液與鹽酸溶液的體積比為1:1～1:3。采用本發(fā)明方法自組裝出具有單晶結(jié)構(gòu)的卟啉微納米棒，操作簡(jiǎn)單，無需使用危害性大的溶劑，適用于大量制備，所得卟啉微納米棒長度主要分布在40-60微米，長的可達(dá)幾百微米，用XRD表征時(shí)，該微納米棒在5-100的小角范圍表現(xiàn)出獨(dú)特的衍射峰，其對(duì)光照敏感，在偏壓區(qū)，光電流是暗電流的近十倍，光響應(yīng)具有良好的穩(wěn)定性和可重復(fù)性，可用于制作光電器件。
文檔編號(hào)B82Y40/00GK102898430SQ20121039999
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月19日
發(fā)明者楊建東 申請(qǐng)人:隴南師范高等?？茖W(xué)校