[發明專利]一種可調控卟啉MOFs薄膜的制備方法與應用

有效

• 申請號: 202210430460.2
• 申請日: 2022-04-22
• 公開（公告）號: CN114790336B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 李德晶;蒲德福;梁茜;林棋
• 申請（專利權）人: 閩江學院
• 主分類號: C08L87/00
• 分類號: C08L87/00;C08J5/18;H10K30/60;H10K85/00
• 代理公司: 合肥中騰知識產權代理事務所(普通合伙) 34232
• 代理人: 朱家龍

本發明公開了一種可調控卟啉MOFs薄膜的制備方法與應用，制備方法包括：制備金屬化卟啉配體；對生長基底進行功能化修飾，然后在生長基底表面交替沉積金屬鹽溶液和金屬化卟啉配體溶液的霧滴，通過配位作用在生長基底表面生長形成卟啉MOFs薄膜。該方法能夠在制備過程中精確地控制MOFs薄膜的厚度、面積和粗糙度，且制備效率高，操作簡單。本發明的卟啉MOFs薄膜可以在制備光探測器中作為光電轉換層，通過改變卟啉配體中心金屬的種類來調控光探測器的性能，所制備的卟啉MOFs基光探測器集合了金屬卟啉和MOFs結構的雙重優點，為其在光探測器和其他器件領域的應用提供了廣闊的前景。

技術領域

本發明屬于器件制備領域，具體涉及一種可調控卟啉MOFs薄膜的制備方法與應用。

背景技術

金屬-有機框架材料(MOFs)作為一種無機-有機雜化材料，由于其豐富的組成方式，高度有序的晶體結構，復雜巧妙的電子排布，是一種極具潛力與開發價值的光電轉換層材料。然而MOFs材料多以粉體/塊體的形式存在，粉體的MOFs與基底的結合能力較差，很難直接成膜，難以滿足探測器大面積、薄膜化的應用需求。因此，目前迫切需要一種高質量的制備MOFs薄膜的方法應用于光探測器光電轉換層的制備，并可以有效地提高和調節光探測器的性能。

發明內容

發明目的：本發明的目的在于提供一種制備可調控卟啉MOFs薄膜的方法；本發明的另一目的在于提供上述可調控卟啉MOFs薄膜作為光電轉換層在光探測器的應用，通過改變卟啉配體中心金屬的種類來調控光探測器的性能。

技術方案：為實現上述發明目的，一種可調控卟啉MOFs薄膜的制備方法，包括：

(1)制備金屬化卟啉配體；

(2)對生長基底進行功能化修飾，然后在生長基底表面交替沉積金屬鹽溶液和金屬化卟啉配體溶液的霧滴，通過配位作用在所述生長基底表面生長形成卟啉MOFs薄膜。

在一些實施例中，所述步驟(2)中：在沉積所述金屬鹽溶液的霧滴或沉積所述金屬化卟啉配體溶液的霧滴的步驟之前還需要沉積用于去除未反應的反應物或結合不牢的產物的清洗液。

在一些實施例中，沉積霧滴可以采用噴霧法實現，噴霧法是以惰性氣體作為載氣，在載氣的作用下金屬鹽溶液、金屬化卟啉配體溶液和清洗洗液依次通過噴筆噴出，形成霧滴，滴落到生長基底表面，基底表面的反應溶液會通過配位作用形成固體的MOFs，MOFs從基底表面析出，從而形成均勻生長。MOFs薄膜的制備過程中，需要用清洗液將未反應的反應物和結合不牢的產物洗掉，這是成功制備有取向的、高質量MOFs薄膜的前提。

在一些實施例中，噴霧法的順序為：金屬鹽溶液→清洗液→金屬化卟啉配體溶液→清洗液→金屬鹽溶液，重復該順序的步驟20次以上，得到MOFs薄膜。

在一些實施例中，通過控制如上所述重復操作的次數來控制MOFs薄膜的厚度，達到根據不同的使用需要制備不同厚度的MOFs薄膜。

在一些實施例中，清洗液采用無水乙醇。

在一些實施例中，所述金屬鹽溶液和金屬化卟啉配體溶液的溶劑選自無機或有機溶劑，優選為不影響MOFs或有機配體穩定的無機或者有機溶劑，如醇類溶劑，例如甲醇、乙醇、異丙醇或含有二甲基甲酰胺的甲醇、乙醇或者異丙醇。

在一些實施例中，所述金屬化卟啉配體選自5,10,15,20-四(4-羧基苯基)卟啉的金屬化產物或5,10,15,20-四(4-吡啶基苯基)卟啉的金屬化產物；其中，所述金屬包括Zn、Mn或Fe中的任一種。

在一些實施例中，所述金屬鹽選自醋酸鋅或硝酸鋅中的一種或多種。Zn離子與卟啉類配體配位傾向于形成二維的層狀MOFs薄膜。

在一些實施例中，所述金屬鹽和金屬化卟啉配體的摩爾比為0.1～2：0.01～0.1。