一种光敏半导体材料及其制备方法和应用

1.本发明属于半导体材料技术领域，具体涉及一种光敏半导体材料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.近年来，功能配合物材料在各领域受到越来越多的关注。功能配合物在光、电、磁、吸附分离、药物缓释、分子开关等领域都展现出了广阔的应用前景。无机-有机杂化的功能配合物结构可设计性好，热稳定性高。由于金属离子和有机配体种类繁多，通过它们的配位自组装反应而生成的配合物呈现出各式各样的结构。众所周知，结构决定性质，在无数结构纷繁复杂的配合物中，特定结构的物质具有其相应的性质。通过对金属盐、配体以及反应条件的选择可以控制配合物的形成过程及结构，最终实现调控产物性质的目的。目前，配合物的设计与合成、结构与性能关系的研究是无机化学的前沿方向之一，它横跨化学、晶体工程学、材料科学以及生命科学等多个学科领域。
3.已报道的配合物的数量数不胜数，但是大部分的功能配合物被合成出之后，其结构不再改变。而少数配位聚合物在受到外界的刺激会发生结构的改变，这种结构的变化通常也伴随着材料性能的改变。含烯键的有机配体在配位键的调控下能够以较近的距离互相平行排列，在紫外光的照射下能够发生[2+2]环加成反应，生成环丁烷的衍生物。新生成的配合物由于其结构的变化，包括配体的共轭性能，堆积方式、金属-金属键的距离，电荷的排布等条件的改变，其某些性质也会发生较大的变化。


技术实现要素：

[0004]
本发明提供了一种光敏半导体材料及其制备方法和应用，该光敏半导体材料为[(1-(2-吡啶基)-2-(3-吡啶基)乙烯)(1,3-苯二甲酸根)
0.5
银]n，n为重复单元数，是任意正整数。该配合物的制备方法简单，反应条件温和。经紫外光的催化下，材料的导电率有了明显的提升。
[0005]
本发明光敏半导体材料，为配合物1——[(1-(2-吡啶基)-2-(3-吡啶基)乙烯)(1,3-苯二甲酸根)
0.5
银]n，n为重复单元数，是任意正整数。
[0006]
其中1-(2-吡啶基)-2-(3-吡啶基)乙烯和1,3-苯二甲酸根的结构式分别如下所示：
[0007][0008]
配合物1的晶体属于单斜晶系，空间群为c2/c，晶胞参数为
α＝90
°
，β＝103.46(3)
°
，γ＝90
°
。
[0009]
本发明光敏半导体材料的制备方法，包括如下步骤：
[0010]
将1-(2-吡啶基)-2-(3-吡啶基)乙烯、1,3-苯二甲酸、硝酸银溶于去离子水和乙腈的混合溶剂中，并调节溶液的ph值至5-6之间，反应后得到所述的光敏半导体材料。
[0011]
进一步的，该合成方法为溶剂热合成法。
[0012]
进一步的，所述1-(2-吡啶基)-2-(3-吡啶基)乙烯、1,3-苯二甲酸、硝酸银的摩尔比为1～2：1～2：1～2，优选为2：1：2。
[0013]
进一步的，所述去离子水和乙腈混合溶剂的体积比为v
水
:v
乙腈
＝4～5：1，优选为4：1。
[0014]
进一步的，通过硝酸溶液调节体系的ph值至5-6，硝酸溶液的浓度可以为0.1m，优选的，调节ph值为6。
[0015]
进一步的，反应温度为165-175℃，反应时间为24-30h；优选的，反应温度为175℃，反应时间为24h。
[0016]
本发明光敏半导体材料的应用，是采用波长为365nm的紫外光对配合物1进行照射，提升材料的导电率。
[0017]
具体地，将配合物1晶体置于发光波长为365nm的led紫外灯下光照，即可得到配合物2——[(1,3-二(2-吡啶基)-2,4-二(3-吡啶基))-环丁烷)
0.5
(1,3-苯二甲酸根)
0.5
银]n。
[0018]
配合物2的晶体属于单斜晶系，空间群为c2/c，晶胞参数为配合物2的晶体属于单斜晶系，空间群为c2/c，晶胞参数为α＝90
°
，β＝107.92(3)
°
，γ＝90
°
。
[0019]
经检测，配合物1的导电率为26.8
±
1.2s
·
cm-1
，配合物2的导电率为39.1
±
1.1s
·
cm-1
，配合物2较配合物1的导电率提高了46％。
[0020]
本发明制备方法工艺简单、反应条件温和，且光转化速率快。
附图说明
[0021]
图1为配合物1——[(1-(2-吡啶基)-2-(3-吡啶基)乙烯)(1,3-苯二甲酸根)
0.5
银]n的晶体结构图。
[0022]
图2为配合物1的核磁共振波谱图。
[0023]
图3为配合物1的粉末x-射线衍射图。
[0024]
图4为配合物2——[(1,3-二(2-吡啶基)-2,4-二(3-吡啶基))-环丁烷)
0.5
(1,3-苯二甲酸根)
0.5
银]n的晶体结构图。
[0025]
图5为配合物2的核磁共振波谱图。
[0026]
图6为配合物2的粉末x-射线衍射图。
具体实施方式
[0027]
非限定实施例叙述为下：
[0028]
1、配合物1——[(1-(2-吡啶基)-2-(3-吡啶基)乙烯)(1,3-苯二甲酸根)
0.5
银]n的制备
[0029]
将1-(2-吡啶基)-2-(3-吡啶基)乙烯1.82g(10mmol)，1,3-苯二甲酸0.83g
(5mmol)，硝酸银1.70g(10mmol)和混合溶剂25ml(去离子水20ml、乙腈5ml)加入到50ml反应釜中，并用0.1m的硝酸溶液调节溶液的ph值为6。将反应釜密封并置于175℃恒温反应24小时，反应结束后缓慢冷却至室温，得到无色晶体，过滤、洗涤、收集晶态化合物，室温下晾干，可得配合物1，产量：2.53g，产率：68％。其晶体学参数如下：
[0030]
配合物1的晶体学参数：c
16h12
n2o2ag,mr＝372.15,monoclinic,space group c2/c,c,α＝90
°
,β＝103.46(3)
°
,γ＝90
°
,z＝8,dc＝1.864g cm-3
,μ＝1.525mm-1
,23265reflections measured,3041unique reflections(r
int
＝0.0216),2840observed reflections(i》2σ(i)),191parameters,r1＝0.0267,wr2＝0.0674,s＝1.128。
[0031]
配合物1的x-射线单晶结构图见图1。
[0032]
配合物1的核磁共振波谱见图2。
[0033]
配合物1的粉末x-射线衍射谱见图3。
[0034]
2、配合物2——[(1,3-二(2-吡啶基)-2,4-二(3-吡啶基))-环丁烷)
0.5
(1,3-苯二甲酸根)
0.5
银]n的制备
[0035]
将配合物1(0.19g，0.5mmol)置于培养皿内，然后放置于发光波长为365nm的led紫外灯(20w)下5cm距离处光照10分钟，即可得到配合物2，产量：0.19g，产率：100％。
[0036]
其晶体学参数如下：
[0037]
配合物2的晶体学参数：c
16h12
n2o2ag,mr＝372.15,monoclinic,space group c2/c,c,α＝90
°
,β＝107.92(3)
°
,γ＝90
°
,z＝8,dc＝1.828g cm-3
,μ＝1.495mm-1
,28524reflections measured,3114unique reflections(r
int
＝0.0413),2577observed reflections(i》2σ(i)),191parameters,r1＝0.0342,wr2＝0.0638,s＝1.160。
[0038]
配合物2的x-射线单晶结构见图4。
[0039]
配合物2的核磁共振波谱见图5。
[0040]
配合物2的粉末x-射线衍射谱见图6。
[0041]
3、配合物1和配合物2的导电率
[0042]
经测试，配合物1的导电率为26.8
±
1.2s
·
cm-1
，在配合物1中ag
···
ag的距离为配合物2的导电率为39.1
±
1.1s
·
cm-1
，在配合物2中ag
···
ag的距离为与配合物1相比，配合物2的导电率提高了46％。当配合物1中的烯烃配体发生环加成反应后，拉近了中心金属银之间的距离，ag
···
ag键的键长明显缩短，这使得配合物2的导电率有明显的提升。