专利名称：酞菁纳米棒阵列薄膜及其制备方法与应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种酞菁纳米棒阵列薄膜及其制备方法与应用。
背景技术：
在有机太阳能电池中，光生激子必须首先扩散到给体-受体界面才能解离成自由载流子，否则就会复合掉。这个给体-受体界面对器件的性能有着至关重要的影响，因为这里的载流子浓度很高，因而激子的复合也比本体中要高。通过纳米尺度的复合和设计可以有效地增大激子的分离界面，从而可以部分补偿有机材料较小的扩散长度的弊端；同时，通过有序的一维纳米结构，如纳米线、纳米棒和纳米管等纳米结构的有序组装，可以大大提高载流子的传输效率，弥补有机半导体材料载流子迁移率较低的问题。目前，半导体薄膜的制备方法有很多，包括物理和化学气相沉积、溅射沉积、分子束外延生长、自组装、LB膜技术、溶胶-凝胶及旋涂等。虽然这些方法都已经成功地制备了各种各样的纳米结构和薄膜 材料，但是也存在一些难以克服的问题。如气相沉积、溅射沉积和分子束外延生长，需要昂贵的设备，成本较高且难以大面积、批量生产；自组装和L-B膜技术需要带有特定官能团的分子，不能普遍适用于多种材料体系，而且得到的薄膜机械稳定性不好；溶胶-凝胶法和旋涂技术样品浪费严重，对于珍贵的少量样品并不适用，而且制备过程中的可控性比较差。酞菁类材料具有优异的光电性能，而且原料来源广泛、稳定性好，是有机太阳能电池中用到的一种经典半导体材料。因此提供一种新的酞菁纳米棒阵列薄膜及研究成本低、操作方便、可控性好的制备方法具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种酞菁纳米棒阵列薄膜及其制备方法与应用。本发明构建酞菁纳米棒阵列薄膜所使用的酞菁衍生物，其结构如式I所示
权利要求
1.式I所示的酞菁衍生物
2.制备权利要求I中式I所示酞菁衍生物的方法，包括如下步骤 1)使四氨基酞菁锌和式II所示化合物在N，N-二异丙基乙胺的作用下进行反应，得式III所示的酞菁衍生物；
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤I)中所述四氨基酞菁锌和式II所示化合物的摩尔比为I :4. 2^5. O ;步骤I)中所述反应的反应温度为0-4°C，反应时间为0. 5^1小时；所述反应的反应溶剂为四氢呋喃。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于步骤2)中所述式III所示的酞菁衍生物与氢氧化锂的摩尔比I :4. 2^5. 0 ； 步骤2)中所述反应的反应溶剂为四氢呋喃和甲醇的混合溶剂，两者的体积比为1:0. 5-1 ;所述水解反应的反应温度为50-70°C，反应时间为8-24小时。
5.制备酞菁纳米棒阵列薄膜的方法，包括下述步骤在培养皿中将经过亲水化处理的ITO玻璃浸泡在式I所示酞菁衍生物的有机溶剂溶液中，之后盖上培养皿盖子使有机溶剂自然挥发，溶质缓慢沉积析出，待溶液与所述ITO玻璃表面平齐时补加所述有机溶剂，重复上述有机溶剂挥发-补加的过程，4-6天后自组装得到酞菁纳米棒阵列薄膜。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于初始浸泡时，所述ITO玻璃与式I所示酞菁衍生物溶液的配比为25-30cm2 :10-20mL。
所述式I所示酞菁衍生物的有机溶剂溶液的浓度为0. 05-0. lmmol/L. 所述有机溶剂为四氢呋喃和甲醇的混合溶剂，两者的体积比为2-3 :1。
7.权利要求5或6所述方法制备得到的酞菁纳米棒阵列薄膜。
8.权利要求7所述的酞菁纳米棒阵列薄膜在制备有机太阳能电池中的应用。
9.一种有机太阳能电池，其特征在于所述有机太阳能电池的电极层包括权利要求7所述的酞菁纳米棒阵列薄膜。
全文摘要
本发明公开了一种酞菁纳米棒阵列薄膜及其制备方法与应用。构建酞菁纳米棒阵列薄膜所使用的酞菁衍生物的结构如式I所示，其中n=1-6。本发明所提供的酞菁纳米棒阵列薄膜是按照包括下述步骤的方法制备得到的将经过亲水化处理的ITO玻璃浸泡在式I所示酞菁衍生物的有机溶剂溶液中，之后使有机溶剂缓慢挥发，溶质缓慢沉积析出，待溶液与所述ITO玻璃表面平齐时补加所述有机溶剂，重复上述有机溶剂挥发-补加的过程，4-6天后自组装得到酞菁纳米棒阵列薄膜。该薄膜可以通过简单便捷的溶液沉积法大量制备，为纳米薄膜的制备提供了一个新的思路；同时该薄膜可以电极材料用于构建太阳能电池器件。(式I)
文档编号C07D487/22GK102757437SQ20121019339
公开日2012年10月31日 申请日期2012年6月12日 优先权日2012年6月12日
发明者姚建年, 詹传郎, 陆振欢 申请人:中国科学院化学研究所