[发明专利]一种聚吡咯/硫化镉同轴纳米管状材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池领域的光电材料及其制备方法，尤其是涉及一种聚吡咯/硫化镉同轴纳米管状材料及其制备方法。

背景技术

当今社会能源危机的不断激化新型能源材料的应用，太阳能作为可再生能源而一直备受关注。目前已经商品化的太阳能电池市场中，无机晶体硅太阳能电池占据主导地位，但是高的生产成本、复杂的加工工艺等问题阻止了其大规模普及化应用。因此衍生了染料敏化太阳能电池、有机小分子异质结电池、有机-无机杂化太阳能电池。有机-无机杂化太阳能电池较有机小分子、高聚物等纯有机材料太阳能电池而言，通过将无机半导体材料和功能性有机材料的结合，实现了单一组分所不具备的特殊的性能而引起了广泛关注。

一维有机/无机（半导体材料）同轴纳米材料由于其大的各相异性接触面积被广泛的应用在光电材料领域。一般来讲，有机/无机同轴材料的合成主要分为两个步骤：首先合成一维核材料，然后通过液相或者气相生成壳层材料。但是第二步，需要核、壳材料具有较好的晶格匹配度，很大的限制了有机/无机材料的成功合成。因而研究开发一种简单的一维有机/无机同轴纳米材料制备方法，具有巨大的应用背景和价值。

发明内容

本发明设计了一种聚吡咯/硫化镉同轴纳米管状材料及其制备方法，其解决的技术问题是现有制备方法需要核、壳材料具有较好的晶格匹配度，很大的限制了有机/无机材料的成功合成。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案： 

一种聚吡咯/硫化镉同轴纳米管状材料，其特征在于：外层是功能性聚合物材料聚吡咯，内层是结晶性半导体材料硫化镉，直径为200nm—300nm。

聚吡咯/硫化镉同轴纳米管状材料是黄黑色固体粉末，同轴纳米管的长度在十几微米左右。利用上述杂化材料制备的太阳能电池具有较高的光电转化效率。

一种聚吡咯/硫化镉同轴纳米管状材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、将多孔氧化铝模板（AAO）浸泡在氧化剂溶液中，实现氧化剂分子在多孔氧化铝模板（AAO）模板孔道内的分散；

步骤2、配制吡咯单体溶液和氧化剂溶液，两者与多孔氧化铝模板（AAO）反应5—50min,得到沉积在多孔氧化铝模板（AAO）的聚吡咯纳米管；吡咯单体溶液与氧化剂溶液之间摩尔比为1—5:1—5；

步骤3、将步骤2中的多孔氧化铝模板（AAO）放于去离子水中浸泡，去除多孔氧化铝模板（AAO）孔道内残留的吡咯单体和氧化剂分子；

步骤4、配制镉盐溶液和硫盐溶液，两者与多孔氧化铝模板（AAO）反应2—6h,得到沉积在多孔氧化铝模板（AAO）模板孔道内的聚吡咯/硫化镉同轴纳米管材料；镉盐溶液与硫盐溶液的摩尔比为1—10:10—50。

进一步，步骤1和步骤2中的氧化剂为高氯酸锂。

进一步，在步骤4中所用的镉盐为氯化镉，硫盐为硫代乙酰胺。

进一步，步骤2和步骤4中运用的是电化学沉积反应。

进一步，步骤4中电化学沉积反应在50℃—90℃的温度下进行。

该聚吡咯/硫化镉同轴纳米管状材料及其制备方法具有以下有益效果：

（1）本发明以多孔氧化铝模板（AAO）为辅助条件，通过两步电化学法，调控不同的沉积参数，对同轴材料的结构进行控制，避免了以往制备方法需要两相材料相互匹配的问题，有效的降低了制备工艺的复杂性。

（2）本发明在保持操作过程简单的同时，能够使多孔氧化铝模版的孔隙被聚吡咯/硫化镉同轴纳米线填充，制备的同轴纳米线能够达到十几微米的长度，孔径与多孔氧化铝模版孔道内径一致。

附图说明

图1是实例1所得聚吡咯/硫化镉同轴材料的扫描电子显微镜照片；

图2是实例1所得聚吡咯/硫化镉同轴材料的透射电子显微镜照片；

图3是实例2所得聚吡咯/硫化镉同轴材料的扫描电子显微镜照片；

图4是实例2所得聚吡咯/硫化镉同轴材料的透射电子显微镜照片。

具体实施方式

下面结合图1至图4，对本发明做进一步说明：

实施例1：

（1）选取高氯酸锂作为氧化剂，将AAO模板浸泡在0.1 mol/L高氯酸锂溶液中。

（2）配制0. 1mol/的吡咯单体溶液和0.1mol/L的高氯酸锂溶液，于0.65V在装置内反应15min,得到沉积在AAO模板内的聚吡咯纳米管。

（3）将（2）中的AAO模板放于去离子水中浸泡8h，去除AAO模板孔道内的残留的吡咯单体、高氯酸锂分子。