[发明专利]氧化锌纳米线/二茂铁基聚噻吩复合材料、金电极及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化锌纳米线/二茂铁基聚噻吩复合材料的制备方法，其利用合成的双炔基二茂铁和叠氮化的噻吩通过点击反应制备炔基二茂铁噻吩；另一方面，将采用化学气相沉积制备的氧化锌纳米线活化和叠氮化，得到末端带叠氮基团的氧化锌，再将其与制备的炔基二茂铁噻吩通过点击反应结合，得到了带噻吩的氧化锌；最后通过氧化聚合方式制备带噻吩聚合物的氧化锌纳米线复合材料。本发明的制备方法得到的复合材料不仅能保护氧化锌在两性下不被腐蚀，也能有效提高它的光电响应，与传统的物理修饰相比，基于该复合材料所制得的器件性能更稳定。相应地，本发明将制备得到的氧化锌纳米线/噻吩聚合物复合材料分散在金电极，从而得到基于氧化锌的金电极。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具有涉及一种氧化锌纳米线/二茂铁基聚噻吩复合半导体材料的制备方法及基于该氧化锌纳米线/二茂铁基聚噻吩复合半导体材料的金电极及其制备方法。

背景技术

氧化锌(ZnO)是一种n型半导体材料，禁带宽度为3.2eV，具有优异的光催化、光电、气敏、压电等性能，同时作为半导体材料又有成本低廉、无毒、制备简单等优点，因此，一直被认为是解决目前能源、环境等问题的战略材料之一。然而，由于氧化锌本身的一些局限性，例如，氧化锌本身在两性条件下很不稳定，并且在实际的制备过程中，很难控制制备过程中出现的空位和缺陷，致使氧化锌性能的稳定性和效率往往不能满足实际工作器件的需求，影响了纳米氧化锌的应用范围。为了克服这一缺陷，有科研工作者提出进行表面复合或表面修饰来改善纳米氧化锌，以拓宽纳米氧化锌的应用领域。

表面修饰法(又称表面衍生法)，是指在无极纳米颗粒的表面化学键合或者物理包覆上一层有机(或无机)化合物的方法。其利用溶液中的金属离子、阴离子和修饰剂的相互作用，在无极纳米层的金属离子或非金属离子表面形成表面修饰层，得到表面修饰的无机物纳米微粒。通过对纳米微粒表面的修饰，可实现以下目的：1)改善或改变纳米粒子与其它物质之间的分散性；2)提高微粒表面活性；3)使微粒表面产生新的物理、化学、机械性能及新的功能；4)改善纳米粒子与其它物质之间的相容性。而纳米氧化锌的表面修饰就是通过物理方法或化学方法对其表面进行处理，有目的的改变其表面的物理化学性质，并且，根据修饰剂与表面的作用机理，将纳米氧化锌的表面修饰法分为表面物理作用修饰和表面化学反应修饰两大类。

目前较多采用旋涂或在ZnO表面氧化或电化学聚合制备p型导电聚合物/n型ZnO复合材料，用于太阳能电池、发光二级管等器件中。但这些制备纳米复合材料的方法多是采用表面物理作用将导电聚合物修饰到氧化锌表面，从而使得界面间的结合力是弱物理作用，存在较高的表面能，制得核壳结构的无规活性层形态因弱物理吸附易脱除，导致导电聚合物壳层的厚度也不易控制。而表面化学键链接能规范聚合物的取向，有效防止界面分层，优化复合材料界面活性层形态，提高界面作用力和材料的相容性，拓展复合材料器件制备多样化的应用。

因此，本发明提供一种利用二茂铁聚噻吩共价修饰纳米氧化锌的复合半导体材料的制备方法。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明提供一种氧化锌纳米线/二茂铁基聚噻吩复合半导体材料的制备方法，其增强了氧化锌的光电性能，扩大氧化锌的应用范围。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种氧化锌纳米线/二茂铁基聚噻吩复合材料的制备方法，其包括步骤：

将预先制备的双炔基二茂铁和叠氮化的噻吩按照1：1的摩尔比在铜催化叠氮端炔环加成反应作用下制备炔基二茂铁噻吩；

将预先制备的氧化锌纳米线进行表面活化和叠氮化，得到叠氮化的氧化锌纳米线；

通过铜催化叠氮端炔环加成反应，将所述炔基二茂铁噻吩共价链接到叠氮化的所述氧化锌纳米线表面，再通过氧化聚合得到噻吩聚合物/氧化锌纳米线复合半导体材料。