一种基于级联电荷转移有机合金设计合成低维异质结构的方法与流程

本发明属于材料制备及应用，特别涉及一种基于级联电荷转移有机合金设计合成低维异质结构的方法。

背景技术：

1、化学物质的非共价分子间相互作用，包括电荷转移和π-π相互作用、卤素/氢键和范德华力，对于从智能材料和自修复结构到网状传感器的自组装过程至关重要，在化学材料领域引起了研究者们巨大的科学兴趣。电子给体和电子受体之间的电荷转移相互作用可以产生独特的电子离域，从而获得丰富的光电特性。值得注意的是，目前的研究主要集中在同质单分子体系中的分子内电荷转移相互作用或异质双分子体系中的分子间电荷转移相互作用上，导致了多功能半导体中不同电荷转移复合物之间级联电荷转移相互作用的认识不够深入。而有机合金纳米材料是一种独特的晶体，由多种组分通过弱分子间相互作用随机占据而自组装形成，在合理调节化学物理性质以满足高性能纳米技术功能的实际要求方面显示出巨大的前景。迄今为止，大多数的成功主要依赖于π-π相互作用或范德华力驱动的具有同构型的不同单分子体系。值得注意的是，由相似的电子给体或受体组成的有机电荷转移复合物通常具有同构型的晶体结构，具有较高的化学/结构相容性，有利于选择性的外延生长形成有机异质结构。因此，操纵同构型有机电荷转移复合物的级联电荷转移相互作用在有机电荷转移合金的合理设计中显示出巨大的优势，有利于通过晶格匹配生长形成具有精确空间组织的有机异质结构。然而，对于级联电荷转移相互作用与光电特性之间的结构-性能关系的研究仍然欠缺，这对其设计和合成仍然是一个巨大的挑战。

技术实现思路

1、本发明提出一种基于级联电荷转移有机合金设计合成低维异质结构的方法，通过简便和低成本的溶液自组装方法，基于电子给体与电子受体之间的级联电荷转移相互作用，实现有机合金与多种低维异质结构的构建，制备工艺简单快捷，并且耗时短，反应温度温和，有利于工业化生产及在有机晶体光电器件领域的应用。

2、本发明通过下述技术方案来实现。一种基于级联电荷转移有机合金设计合成低维异质结构的方法，遴选至少两组具有同构型晶体结构的有机电荷转移共晶材料作为电子给体和电子受体，将至少两组电子给体和电子受体分别加入同构型有机电荷转移共晶良溶剂并超声，获得至少两种具有同构型有机共晶的有机溶剂储备溶液；将两种同构型有机共晶的有机溶剂储备溶液按一定体积比混合在一起配置混合储备液，并将该混合储备液按一定比例加入不良溶剂并超声，再滴在基底上，有机溶剂挥发干后得到基于有机电荷转移合金的有机核壳-三嵌段异质结构材料。

3、一种基于级联电荷转移有机合金设计合成低维异质结构的方法，遴选至少两组具有同构型晶体结构的有机电荷转移共晶材料作为电子给体和电子受体，将至少两组电子给体和电子受体分别加入同构型有机电荷转移共晶良溶剂并超声，获得至少两种具有同构型有机共晶的有机溶剂储备溶液；将其中一种具有同构型有机共晶的有机溶剂储备溶液按一定比例加入不良溶剂并超声，然后静置陈化一段时间，得到静置陈化的混合溶液，将另一种具有同构型有机共晶的有机溶剂储备溶液以一定比例加入静置陈化的混合溶液中并超声，最后滴在基底上，有机溶剂挥发干得到基于有机电荷转移合金的有机三嵌段异质结构材料。

4、进一步优选，电子给体是萘、蒽、菲及其衍生物中的任意两种，电子受体是1,2,4,5-四氰基苯、7,7,8,8-四氰基苯醌二甲烷、2,5-二氟-7,7,8,8-四氰基苯醌二甲烷、2,3,5,6-四氟-7,7,8,8-四氰基苯醌二甲中的任意一种或两种。

5、进一步优选，所述同构型有机电荷转移共晶良溶剂为四氢呋喃、二氯甲烷、乙腈、三氯甲烷中的一种或多种组合。

6、进一步优选，所述不良溶剂为异丙醇、甲醇、乙醇、正己烷、环己烷中的一种或多种组合。

7、进一步优选，两组具有同构型有机共晶的有机溶剂储备溶液中有机电荷转移共晶材料的浓度为1～10mm/l；

8、进一步优选，两种参与混合反应的具有同构型有机共晶的有机溶剂储备溶液中，两种具有同构型有机共晶的摩尔比为5：1～1：5。

9、进一步优选，静置陈化时间为0.15～3小时。

10、本发明的有益效果：基于共晶工程，通过调节弱电子给受体的亲和度操纵同构型共晶间的级联电荷转移作用力，以形成具有可调能级的有机电荷转移合金。采用溶液法通过简单快捷的自组装策略构筑了具有多级空间组织的有机一维异质结构，包括以一步法形成的有机核壳三嵌段结构和以分步法形成的三嵌段结构，有效避免了通过复杂的分子设计和精细的合成过程，在基础研究和实际运用上具有巨大的潜力。本发明制备工艺简单快捷，并且耗时短，反应温度温和，有利于工业化生产及在有机晶体光电器件领域的应用

技术特征：

1.一种基于级联电荷转移有机合金设计合成低维异质结构的方法，其特征在于，遴选至少两组具有同构型晶体结构的有机电荷转移共晶材料作为电子给体和电子受体，将至少两组电子给体和电子受体分别加入同构型有机电荷转移共晶良溶剂并超声，获得至少两种具有同构型有机共晶的有机溶剂储备溶液；将两种同构型有机共晶的有机溶剂储备溶液按一定体积比混合在一起配置混合储备液，并将该混合储备液按一定比例加入不良溶剂并超声，再滴在基底上，有机溶剂挥发干后得到基于有机电荷转移合金的有机核壳-三嵌段异质结构材料。

2.根据权利要求1所述的基于级联电荷转移有机合金设计合成低维异质结构的方法，其特征在于，电子给体是萘、蒽、菲及其衍生物中的任意两种，电子受体是1,2,4,5-四氰基苯、7,7,8,8-四氰基苯醌二甲烷、2,5-二氟-7,7,8,8-四氰基苯醌二甲烷、2,3,5,6-四氟-7,7,8,8-四氰基苯醌二甲中的任意一种或两种。

3.根据权利要求1所述的基于级联电荷转移有机合金设计合成低维异质结构的方法，其特征在于，所述同构型有机电荷转移共晶良溶剂为四氢呋喃、二氯甲烷、乙腈、三氯甲烷中的一种或多种组合；所述不良溶剂为异丙醇、甲醇、乙醇、正己烷、环己烷中的一种或多种组合。

4.根据权利要求1所述的基于级联电荷转移有机合金设计合成低维异质结构的方法，其特征在于，两种参与混合反应的具有同构型有机共晶的有机溶剂储备溶液中，两种具有同构型有机共晶的摩尔比为5：1～1：5。

5.一种基于级联电荷转移有机合金设计合成低维异质结构的方法，其特征在于，遴选至少两组具有同构型晶体结构的有机电荷转移共晶材料作为电子给体和电子受体，将至少两组电子给体和电子受体分别加入同构型有机电荷转移共晶良溶剂并超声，获得至少两种具有同构型有机共晶的有机溶剂储备溶液；将其中一种具有同构型有机共晶的有机溶剂储备溶液按一定比例加入不良溶剂并超声，然后静置陈化一段时间，得到静置陈化的混合溶液，将另一种具有同构型有机共晶的有机溶剂储备溶液以一定比例加入静置陈化的混合溶液中并超声，最后滴在基底上，有机溶剂挥发干得到基于有机电荷转移合金的有机三嵌段异质结构材料。

6.根据权利要求5所述的基于级联电荷转移有机合金设计合成低维异质结构的方法，其特征在于，电子给体是萘、蒽、菲及其衍生物中的任意两种，电子受体是1,2,4,5-四氰基苯、7,7,8,8-四氰基苯醌二甲烷、2,5-二氟-7,7,8,8-四氰基苯醌二甲烷、2,3,5,6-四氟-7,7,8,8-四氰基苯醌二甲中的任意一种或两种。

7.根据权利要求5所述的基于级联电荷转移有机合金设计合成低维异质结构的方法，其特征在于，所述同构型有机电荷转移共晶良溶剂为四氢呋喃、二氯甲烷、乙腈、三氯甲烷中的一种或多种组合；所述不良溶剂为异丙醇、甲醇、乙醇、正己烷、环己烷中的一种或多种组合。

8.根据权利要求5所述的基于级联电荷转移有机合金设计合成低维异质结构的方法，其特征在于，两组具有同构型有机共晶的有机溶剂储备溶液中有机电荷转移共晶材料的浓度为1～10mm/l。

9.根据权利要求5所述的基于级联电荷转移有机合金设计合成低维异质结构的方法，其特征在于，两种参与混合反应的具有同构型有机共晶的有机溶剂储备溶液中，两种具有同构型有机共晶的摩尔比为5：1～1：5。

10.根据权利要求5所述的基于级联电荷转移有机合金设计合成低维异质结构的方法，其特征在于，静置陈化时间为0.15～3小时。

技术总结
本发明提供一种基于级联电荷转移有机合金设计合成低维异质结构的方法，遴选至少两组具有同构型晶体结构的有机电荷转移共晶材料作为电子给体和电子受体，将至少两组电子给体和电子受体分别加入同构型有机电荷转移共晶良溶剂并超声，获得至少两种具有同构型有机共晶的有机溶剂储备溶液；将两种有机溶剂储备溶液一步或分步与不良溶剂混合并超声，再滴在基底上，有机溶剂挥发干后得到基于有机电荷转移合金的有机核壳‑三嵌段异质结构材料或有机三嵌段异质结构材料。本发明基于电子给体与电子受体之间的级联电荷转移相互作用，实现有机合金与多种低维异质结构的构建，制备工艺简单快捷，有利于工业化生产及在有机晶体光电器件领域的应用。

技术研发人员：卓明鹏,吴斌,苏扬,卓胜,李媛媛
受保护的技术使用者：江西善拓环境科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16