一種光電納米複合材料及其製備的製作方法

2023-05-24 17:21:51 1

專利名稱：一種光電納米複合材料及其製備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種光電納米複合材料，具體涉及一種在催化、光電轉化等方 面具有一定的應用潛能的光電複合材料的製備方法。
背景技術：
納米半導體材料具有導電特性、光電特性、光催化能力及隨粒徑變化的吸 收或發射光譜，引起廣大學者的關注。目前複合納米材料採用的體材料主要有 無機玻璃、分子篩、聚合物等。聚合物與其他基底材料相比可以大大地提髙納 米微粒的穩定性，同時使納米微粒在很大的粒度範圍內得到控制；可以穩定納 米微粒的表面修飾層結構，進而實現對納米微粒特殊性質的微觀調控。同時， 聚合物材料優異的光學性能與納米粒子的協同作用，為發展新型的光學複合材 料提供了良好的條件。
納米粒子修飾髙分子的製備一般採用原位生成方法，即採用離子交換法將金 屬離子引入聚合物，再通過與其他試劑反應原位合成無機納米微粒，如納米硫 化鎘修飾髙分子的製備 ，
聚合物+Cd2+ —聚合物-0(12+ —聚合物-CdS
尋求具有優良的光致發光、電致發光和三階非線性光學性質的光電納米復 合材料，以及尋求可以通過控制原料配比，有效控制複合物中納米粒子的含量 的納米複合物的製備方法，以獲得不同性能的複合材料，是本領域技術人員正 在不斷努力的方向。

發明內容
本發明目的是提供一種光電納米複合材料及其製備方法，該光電納米複合 物應具有優良的光致發光、電致發光以及非線性光學性質，而且其納米粒子含 量可控，粒徑可控。
為達到上述目的，本發明採用的技術方案是 一種光電納米複合材料，由納米硒化鎘、納硫化鎘或納米硫化鋅中的一種修飾聚(3-烷基噻吩)而得，所 述聚(3-烷基噻吩)選自聚(3-丙基噻吩)、聚(3-丁基噻吩)、聚(3-己基噻 吩)、聚(3-壬基噻吩)、聚(3-癸基噻吩)或聚(3-十二烷基噻吩)中的一種。 上述光電複合材料的製備方法，包括以下步驟
(1) 經格氏反應合成3-垸基噻吩，再用三氯化鐵化學氧化法在氯仿溶液中合 成聚(3-烷基噻吩)；
(2) 按照摩爾比3-烷基噻吩結構單元氯化鎘或氯化鋅=5:1~1:5，將反應物 在四氫呋喃溶液中回流24小時，進行絡合反應，得到聚(3-烷基噻吩) -Cd,Z^+)配合物，並以摩爾比1 : 1的水/甲醇為萃取劑，用索氏提取24小 時以除去多餘的離子；
(3) 將聚(3-垸基噻吩)-Cd2+(Zn2+)溶解在DMF中，按照Cd2+(Zn2+)與硫化 鈉或亞硫酸硒鈉摩爾比l:l在超聲振蕩下製備獲得聚(3-烷基噻吩)-CdS(CdSe， ZnS)納米光電複合材料。
其中，所述3-烷基噻吩選自3-丙基噻吩、3-丁基噻吩、3-己基噻吩、3-壬 基噻吩、3-癸基噻吩或3-十二烷基噻吩中的一種。
優選的技術方案是，絡合溫度為80 85X:,聚(3-烷基噻吩)與氯化鎘或 氯化鋅的摩爾配比為1:2 2:1，配位反應時間為20~30小時，陰離子與鎘或鋅 離子的摩爾比為1:1 2:1。
由於上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點
1. 由於納米粒子引入了聚合物，從而增加了聚合物的共平面結構的穩定
性和光電傳導性，因此該材料具有優良的光致發光、電致發光和三階非線性光
塔W成 字任頂。
2. 在納米複合物的製備中，由於可以通過控制聚(3-烷氧基噻吩)與納 米粒子的摩爾配比，同時由於採用超聲分散法，因此可有效控制納米粒子的含 量、粒徑及其分散性，進而調節納米複合物的光學性能。
3. 由於詳細研究了溫度、濃度、反應時間、物料配比等因素對納米修飾 聚(3-烷基噻吩)光學性能的影響，因此本發明具有高效、簡便、降低生產成本 和易工業化實施等優點。


圖1是本發明實施例一中光電納米複合物製備工藝流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述 實施例一參見附圖l所示，
將合成的12.6克聚(3-丙基噻吩)(含3-丙基噻吩結構單元0.1摩爾)與0.05 摩爾2.5結晶水氯化鎘(ll克)、80毫升四氫呋喃加入IOO毫升三口瓶中，攪拌， IOO'C下回流反應20小時。然後在甲醇中沉澱出配合產物，再以甲醇和水的混 合溶液(體積比1: 1)為萃取劑，索氏提取24小時除去多餘的離子。將獲得的 聚(3-丙基噻吩)《(12+重新溶解在80毫升四氫呋喃中，反應瓶中加入含0.05 摩爾(12克)九水硫化鈉的水溶液，劇烈攪拌均勻後超聲分散反應1小時，原位 合成納米硫化鎘修飾聚(3-丙基噻吩)。聚(3-丙基噻吩)收率為95%。
實施例二
將合成的16.8克聚(3-己基噻吩)(含3-己基噻吩結構單元0. l摩爾)與0.1 摩爾2.5結晶水氯化鎘(22克)、200毫升四氫呋喃加入250毫升三口瓶中，攪拌， IOO'C下回流反應20小時。然後在甲醇中沉澱出配合產物，再以甲醇和水的混 合溶液(體積比1: 1)為萃取劑，索氏提取24小時除去多餘的離子。將獲得的 聚(3-己基噻吩)《(12+重新溶解在200毫升四氫呋喃中，反應瓶中加入事先制 備的含0.1摩爾(20克)亞硫酸硒鈉(Na2SeS03)的水溶液，劇烈攪拌均勻後超 聲分散反應1小時，原位合成納米硒化鎘修飾聚(3-己基噻吩)。聚(3-己基噻 吩)收率為93%。
實施例三
將合成的22.4克聚(3-癸基噻吩)(含3-癸基噻吩結構單元0.1摩爾)與0.1 摩爾氯化鋅(13.6克)、200毫升四氫呋喃加入250亳升三口瓶中，攪拌，IOO'C 下回流反應20小時。然後在甲醇中沉澱出配合產物，再以甲醇和水的混合溶液 (體積比l: 1)為萃取劑，索氏提取24小時除去多餘的離子。將獲得的聚(3-癸基噻吩)^!12+重新溶解在200毫升四氫呋喃中，反應瓶中加入含0.1摩爾(24 克)九水硫化鈉的水溶液，劇烈攪拌均勻後超聲分散反應1小時，原位合成納米 硫化鋅修飾聚(3-癸基噻吩)。聚(3-癸基噻吩)收率為92%。 實施例四
將合成的25.2克聚(3-十二烷基噻吩)(含3-十二垸基噻吩結構單元0.1摩 爾)與0.1摩爾2.5結晶水氯化鎘(22克)、200毫升四氫呋喃加入250毫升三口 瓶中，攪拌，100C下回流反應20小時。然後在甲醇中沉澱出配合產物，再以 甲醇和水的混合溶液(體積比1: 1)為萃取劑，索氏提取24小時除去多餘的離 子。將獲得的聚(3-十二垸基噻吩)-€32+重新溶解在200毫升四氫呋喃中，反 應瓶中先加入含0.05摩爾(IO克)亞硫酸硒鈉(Na2SeS03)的水溶液，劇烈攪 拌均勾後超聲分散反應1小時後加入含0.05摩爾(12克)九水硫化鈉的水溶液， 再超聲分散反應1小時，原位合成納米硫化鎘/硒化鎘修飾聚(3-十二烷基噻吩)。 聚(3-十二垸基)收率為92%。
權利要求
1.一種光電納米複合材料，其特徵在於，所述光電複合材料是由納米硒化鎘、納硫化鎘或納米硫化鋅中的一種修飾聚(3-烷基噻吩)而得，所述聚(3-烷基噻吩)選自聚(3-丙基噻吩)、聚(3-丁基噻吩)、聚(3-己基噻吩)、聚(3-壬基噻吩)、聚(3-癸基噻吩)或聚(3-十二烷基噻吩)中的一種。
2. —種光電複合材料的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟(1) 經格氏反應合成3-垸基噻吩，再用三氯化鐵化學氧化法在氯仿溶液中合 成聚(3-烷基噻吩)；(2) 按照摩爾比3-垸基噻吩結構單元氯化鎘或氯化鋅=5:1~1:5，將反應物 在四氫呋喃溶液中回流24小時，進行絡合反應，得到聚(3-烷基噻吩) -0(12+(2112+)配合物，並以摩爾比1 : 1的水/甲醇為萃取劑，用索氏提取24小 時以除去多餘的離子；(3) 將聚(3-烷基噻吩){^+(2112+)溶解在DMF中，按照Cd2+(Zn2+)與硫化 鈉或亞硫酸硒鈉摩爾比l:l在超聲振蕩下製備獲得聚(3-烷基噻吩)-CdS(CdSe， ZnS)納米光電複合材料。
3. 根據權利要求2所述光電複合材料的製備方法，其特徵在於所述3-烷基噻吩選自3-丙基噻吩、3-丁基噻吩、3-己基噻吩、3-壬基噻吩、3-癸基噻 吩或3-十二烷基噻吩中的一種。
4. 根據權利要求3中所述光電複合材料的製備方法，其特徵在於絡合 溫度為80 85X:，聚(3-垸基噻吩)與氯化鎘或氯化鋅的摩爾配比為1:2 2:1， 配位反應時間為20~30小時，陰離子與鎘或鋅離子的摩爾比為1:1 2:1。
全文摘要
本發明公開了一種光電納米複合材料及其製備，該光電納米複合材料由納米硒化鎘、硫化鎘、硫化鋅中的一種修飾聚(3-烷基噻吩)而得，所述聚(3-烷基噻吩)選自聚(3-丙基噻吩)，聚(3-丁基噻吩)，聚(3-己基噻吩)，聚(3-壬基噻吩)，聚(3-癸基噻吩)，聚(3-十二烷基噻吩)中的一種，由於納米粒子引入了聚合物，從而增加了聚合物的共平面結構的穩定性和光電傳導性，因此該複合材料的光致發光、電致發光和三階非線性光學性能相對於聚(3-烷基噻吩)有較大改善，而且該複合物具有納米粒子含量可控、粒徑可控、光學性能強等特點，因此該材料在催化、光電轉化等方面具有一定的應用潛能。
文檔編號C09K11/54GK101314665SQ200810022020
公開日2008年12月3日 申請日期2008年6月23日 優先權日2008年6月23日
發明者夏雪偉, 徐慶鋒, 李娜君, 王麗華, 董延茂, 路建美 申請人:蘇州大學