专利名称：一种透明有机无机杂化异质结材料的制备方法
技术领域：
本发明属于光电器件材料领域，确切地说涉及一种透明有机无机杂化异质结材料及其制备方法。
背景技术：
半导体光电器件可以实现光和电的互换而广泛应用于信息、照明、能源等领域，其中常用材料为半导体硅、锗、无机化合物等，可利用界面合金、外延生长、真·空淀积等技术制造异质结，具有成本高、工艺复杂、制造过程中的毒性和不易柔性加工等缺点。共轭聚合物具有质量轻、柔性、成本低且可化学修饰调控其性能等优点，可采用溶液旋涂、浇铸等方法大面积成膜，在轻便光电器件应用方面显示出巨大的潜力。聚合物与无机半导体纳米晶复合制备杂化异质结材料可以有效弥补其载流子迁移率、激子辐射率和荧光量子效率低等不足，已成为广泛研究的热点。聚噻吩类衍生物是一类电荷传输性质和稳定性优良的给体材料，是聚合物太阳能电池材料等光电器件中光活性层的主要用材之一。噻吩衍生物与无机受体材料制备的杂化异质结电池的能量转换效率已达7%以上，目前文献报道中所制备的噻吩衍生物与无机半导体杂化异质结多为物理共混(美国专利7777303、中国专利101029142A、J. Phys. Chem.C，2012，116，3153等)，该法不能解决有机无机两相相容的问题，无机纳米晶容易团聚，使得电子的传输受阻，两相之间的相分离也影响了界面处激子的分离与传递，难以充分发挥其光电特性。为解决无机纳米晶材料在共轭聚合物溶液中的分散问题，在共轭聚合物分子链中引入极性官能团可以提高无机纳米晶在共轭聚合物溶液的分散稳定性，有利于界面电荷的分离与传递(如文献J. Am. Chem. Soc. 2004, 126，6550报道)，该类反应条件通常较为苛刻，且极性官能团的引入对有机共轭聚合物的光物理性能及在有机溶剂中的溶解性能等方面存在不利影响。也可以通过对纳米晶表面有机化改性可以提高纳米晶的分散性与稳定性，但在光电器件中也成为一层绝缘层阻碍了给体受体之间电荷的传输，通过吡啶类试剂对该类有机改性剂进行螯合交换是较为有效的方法(如文献J. Phys. Chem. C，2010，114，12784报道)，但在改善与聚噻吩类衍生物的界面性能方面并未起到显著的效果。
发明内容
为解决杂化异质结材料中无机半导体在有机共轭体系中的分散稳定性问题，提高电子传输能力，并实现有机无机界面处电荷的有效分离与传递，本发明提供一种以吡啶改性的烷基噻吩-吡啶共聚物作为P型半导体材料、以II - VI族无机纳米晶作为n型半导体材料组装的杂化异质结材料及制备方法。解决上述技术问题采用的方案为一种透明有机无机杂化异质结材料的制备方法，以烷基噻吩-吡啶共聚物材料为P型半导体，以II - VI族无机纳米晶材料为n型半导体，制备有机无机杂化异质结材料的具体操作步骤如下
( I)烷基噻吩-吡啶共聚物材料烷基噻吩-吡啶共聚物分子结构中烷基噻吩和吡啶的摩尔比为I 3:1，分子量在5000 20000范围之内，分子量分布在I. I I. 4范围之内；结构通式如下
权利要求
1.一种透明有机无机杂化异质结材料的制备方法，其特征在于以烷基噻吩-吡啶共聚物材料为P型半导体，以II - VI族无机纳米晶材料为n型半导体,制备有机无机杂化异质结材料的具体操作步骤如下 (1)烷基噻吩-吡啶共聚物材料 烷基噻吩-吡啶共聚物分子结构中烷基噻吩和吡啶的摩尔比为I 3:1，分子量在5000 20000范围之内，分子量分布在I. I I. 4范围之内；结构通式如下
2.根据权利要求I所述的一种透明有机无机杂化异质结材料的制备方法，其特征在于氮气保护下，以无水四氢呋喃为反应溶剂，回流状态下按烷基噻吩与镁的摩尔比I :2投料反应I 3h制得烷基噻吩二溴化镁，按烷基噻吩与镁的摩尔比I : I投料制得烷基噻吩溴化镁；将烷基噻吩二溴化镁和2，5-二溴吡啶和烷基噻吩溴化镁混合，同时加入1，3-双二苯基膦丙烷二氯化镍催化剂进行偶联反应，室温搅拌6 12h，制得反应液；烷基噻吩二溴化镁和2，5-二溴吡啶和烷基噻吩溴化镁的摩尔比为I :1 :0 2，1，3-双二苯基膦丙烷二氯化镍与烷基噻吩和2，5- 二溴吡啶单体总量的摩尔比为0. 005 0. 02 1 ;室温下将所述反应液加入等体积的甲醇中沉降、离心，所得固体40 50°C条件下真空干燥，依次用甲醇、正己烷、氯仿抽提，再旋转蒸发得到烷基噻吩-吡啶共聚物。
全文摘要
本发明公开了一种透明有机无机杂化异质结材料及其制备方法。本发明异质结材料以烷基噻吩-吡啶共聚物为p型半导体材料，以Ⅱ-Ⅵ族无机纳米晶为n型半导体材料，溶液中组装后采用旋涂、浇铸或印刷的方法成膜，可室温大面积成型。所制备的杂化异质结结构有序，光吸收效率高，分散稳定性及界面相容性良好。该杂化异质结材料成膜后具有良好的透光性，可以广泛用作半导体光电器件中各活性层材料。
文档编号C08K3/30GK102702550SQ20121018974
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月11日 优先权日2012年6月11日
发明者康达莲, 汪瑾, 罗小霞 申请人:合肥工业大学