[發(fā)明專利]一類具有光致變色性能的無(wú)機(jī)-有機(jī)雜化超晶格材料及其制備和用途

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811327405.0
• 申請(qǐng)日: 2018-11-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111162168B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王觀娥;徐剛;王明盛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所
• 主分類號(hào): H01L51/30
• 分類號(hào): H01L51/30;H01L51/46;H01L51/54
• 代理公司: 北京知元同創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞;謝怡婷

一類具有光致變色性能的無(wú)機(jī)?有機(jī)雜化超晶格材料及其制備和用途，所述無(wú)機(jī)?有機(jī)雜化超晶格材料未經(jīng)加熱時(shí)為綠色，具有很強(qiáng)的自由基信號(hào)，而經(jīng)加熱之后，由于自由基發(fā)生淬滅，則變成黃色，當(dāng)在乙醇溶液中浸泡后，再經(jīng)光照處理，該材料又恢復(fù)為未經(jīng)加熱的狀態(tài)。所述材料未經(jīng)加熱時(shí)的電導(dǎo)率在10^?4S cm^?1的量級(jí)，經(jīng)加熱退色之后的樣品電導(dǎo)率下降將近5個(gè)量級(jí)。所述材料未經(jīng)加熱時(shí)區(qū)別于傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)?有機(jī)雜化材料，所述材料的無(wú)機(jī)和有機(jī)部分都是中性的，即便是浸泡在水中都依然保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性本發(fā)明的制備方法是利用光誘導(dǎo)合成技術(shù)，所述方法是將光作為打開(kāi)超晶格層的能量，其制備過(guò)程操作簡(jiǎn)單、且產(chǎn)率高，產(chǎn)量大。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無(wú)機(jī)-有機(jī)雜化超晶格材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有光致變色性能的無(wú)機(jī)-有機(jī)雜化超晶格材料及其制備和用途。

背景技術(shù)

無(wú)機(jī)-有機(jī)雜化材料是將無(wú)機(jī)組分和有機(jī)組分在分子水平上組裝，經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)調(diào)控不僅可以達(dá)到充分發(fā)揮無(wú)機(jī)材料和有機(jī)材料各自性能優(yōu)點(diǎn)的“雜交優(yōu)勢(shì)”的效果，而且有機(jī)組分可以通過(guò)化學(xué)鍵與無(wú)機(jī)組分發(fā)生協(xié)同作用，使雜化材料呈現(xiàn)單一組分不具有的新穎功能。這類材料在光電子器件、太陽(yáng)能電池、催化、離子交換和快離子導(dǎo)體等方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值。因此，制備分子基無(wú)機(jī)-有機(jī)雜化材料，實(shí)現(xiàn)對(duì)其光、電、磁及催化性能的調(diào)控，深入研究材料結(jié)構(gòu)與物性的關(guān)聯(lián)、對(duì)最終實(shí)現(xiàn)材料的實(shí)際應(yīng)用具有重要的意義。

金屬鹵化物無(wú)機(jī)-有機(jī)雜化材料，由于其具有優(yōu)異的電學(xué)性能并且容易制備成薄膜，在發(fā)光二極管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管以及太陽(yáng)能電池等方面有潛在的應(yīng)用前景，成為最受關(guān)注的分子基雜化材料之一。尤其是以甲胺為陽(yáng)離子的鹵化鉛雜化材料(CH₃NH₃PbX₃,X＝Cl,Br,I)，近幾年來(lái)由于其在太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率上的飛速提升而受到廣泛的關(guān)注。但是這類材料由于無(wú)機(jī)部分為陰離子，有機(jī)部分為陽(yáng)離子形式，在潮濕環(huán)境下容易潮解。

超晶格材料是兩種材料通過(guò)范德華相互作用堆積而成的一類材料。這樣一類物質(zhì)，其具有優(yōu)異的電學(xué)性能，如超導(dǎo)，場(chǎng)效應(yīng)晶體管高開(kāi)關(guān)比等，被廣泛應(yīng)用于各種電學(xué)器件中。另一方面超晶格材料因其可能具有其他二維材料不具有的性能，而目前合成超晶格材料的方法主要是層層剝離重組，電化學(xué)法，化學(xué)氣相沉積法等，這些方法合成的超晶格普遍產(chǎn)量不高，重現(xiàn)性比較差。

發(fā)明內(nèi)容

為了改善現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種具有光致變色性能的無(wú)機(jī)-有機(jī)雜化超晶格材料及其制備方法和用途，所述無(wú)機(jī)-有機(jī)雜化超晶格材料的電導(dǎo)率優(yōu)于常見(jiàn)的無(wú)機(jī)-有機(jī)雜化材料，并在變色前后具有5個(gè)量級(jí)的電導(dǎo)率變化，并且變色前的超晶格材料對(duì)紅外區(qū)具有光電導(dǎo)響應(yīng)。

本發(fā)明目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一類無(wú)機(jī)-有機(jī)雜化超晶格材料，所述超晶格材料包括至少一層有機(jī)層和至少一層無(wú)機(jī)層，所述有機(jī)層為EtDAB層、MeDAB層或MeBEN層中的至少一種；所述無(wú)機(jī)層為PbI₂層；所述至少一層有機(jī)層與所述至少一層無(wú)機(jī)層交替堆疊。

根據(jù)本發(fā)明，所述有機(jī)層插層在無(wú)機(jī)層中形成交替堆疊的無(wú)機(jī)-有機(jī)雜化超晶格材料。

根據(jù)本發(fā)明，所述超晶格材料中一層有機(jī)層的厚度為例如所述超晶格材料中一層無(wú)機(jī)層的厚度為例如例如，一層有機(jī)層的厚度為一層無(wú)機(jī)層的厚度為

根據(jù)本發(fā)明，所述無(wú)機(jī)-有機(jī)雜化超晶格材料中，有機(jī)層與無(wú)機(jī)層的摩爾比為1:0.1-5，優(yōu)選為1:1-4.5，例如1:2-4。示例性地，所述有機(jī)層和無(wú)機(jī)層的摩爾比為1:4。當(dāng)所述摩爾比超過(guò)此范圍時(shí)，有機(jī)層無(wú)法再插層進(jìn)入無(wú)機(jī)層中，或者也可以理解為無(wú)機(jī)層內(nèi)已經(jīng)沒(méi)有足夠的空間容納更多的有機(jī)層。

根據(jù)本發(fā)明，所述無(wú)機(jī)-有機(jī)雜化超晶格材料的厚度為10-1000nm，如200-800nm，如300-600nm。