2,2’-联吡啶配体金属有机杂化材料在光电领域中的应用制造技术

本发明专利技术公开了2,2’‑联吡啶配体金属有机杂化材料在光电领域中的应用；所述的光电领域指的是：太阳能电池、光电管、光控继电器、光电探测器。该材料具有对紫外光和部分可见光响应的特点，并表现出很好的光电特性，因此能够提供一种更加优异的光电器件的材料。

【技术实现步骤摘要】
2,2’-联吡啶配体金属有机杂化材料在光电领域中的应用
本专利技术属于光电材料领域，尤其是涉及一种新型不含铅的金属有机杂化材料(C12H14N2)2[Bi2Cl10I]在光伏产业和光电器件方面的应用，将在太阳能电池、光电管、光控继电器、光电探测器具有很强的应用潜力。
技术介绍
光电效应是指能够将光能转化为电能的效应，具备光电效应的材料称为光电材料。光电效应包括内光电效应和外光电效应，而内光电效应又可分为光生伏特效应和光电导效应。光生伏特效应是指在光照作用下材料产生电压的特性，被应用在太阳能电池方面，光电导效应是指在光照作用下材料的电阻率发生了改变，从而引起电流的变化，常被用来制作光电探测器。传统光电材料以硅等无机材料为主，制备工艺复杂，成本较贵，并且往往对环境具有破坏性，因此探索制备工艺简单、成本低廉、环境友好型的新型光电材料将具有很高的应用意义。金属有机杂化材料的研究在于可以有效地将有机和无机材料的优良特性结合在一起，同时制备工艺简单，对环境污染较小，有助于降低工业生产成本和简化工艺流程。目前基于金属有机杂化材料的太阳能电池效率已经达到23.3%，在对研究广泛的三维有机杂化钙钛矿材料的探索下，人们也在探索着其他具有优良性质的材料，以便解决三维铅卤钙钛矿材料对环境有毒，对湿度不稳定性的特点。同时在其他光电器件方面也在进行的探索，以实现更广泛的应用。(C12H14N2)2[Bi2Cl10I]材料已经在热致变色领域有所报道，作为一种具有中温变色能力的材料将在热致变色窗等方面有着潜在的价值。同时我们发现该材料在光电领域也是具有一定的应用价值，将在太阳能电池、光电管、光控继电器、光电探测器具有很强的应用潜力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种2,2’-联吡啶配体金属有机杂化材料在光电领域中的应用；所述的光电领域指的是：太阳能电池、光电管、光控继电器、光电探测器。实验结果显示将该材料应用于太阳能电池、光电管、光控继电器、光电探测器，将有助于降低对于环境的污染，同时，有趣的随着光照强度呈现出的电阻率先增大后减小的特性将对于新的具有特殊用途的光电探测器或者其他光电器件起到特别的用途。本专利技术进一步公开了一种应用物理气相沉积法制备(C12H14N2)2[Bi2Cl10I]薄膜的方法，其特征在于通过以下操作制备：（1）将纯化的(C12H14N2)2[Bi2Cl10I]放在50×20×20（mm）石英方舟中；（2）将放有(C12H14N2)2[Bi2Cl10I]样品的石英方舟放入管式炉玻璃管中，方舟位置位于加热丝正上方，同时材料也正对加热丝；（3）将放有导电玻璃的50×20×15（mm）石英方舟放入管式炉玻璃管中，距离放有(C12H14N2)2[Bi2Cl10I]样品的方舟2cm至15cm。（4）密封管式炉玻璃管，通入氮气5分钟，排出管式炉玻璃管中空气；（5）打开管式炉，将温度参数设置为10分钟从室温加热至350℃，在350℃保温半小时，之后关闭管式炉，使管式炉玻璃管内温度自然降低至室温，在此过程中需同时打开氮气。（6）等管式炉玻璃管温度降低至室温后拿出两个方舟，在导电玻璃上即生长出(C12H14N2)2[Bi2Cl10I]薄膜。本专利技术更进一步公开了一种水热法制备大尺寸(C12H14N2)2[Bi2Cl10I]单晶的方法，其特征在于通过以下操作制备：（1）预先挑选出1mm大小，形状规整的(C12H14N2)2[Bi2Cl10I]晶体作为晶种，并放置在23mL反应釜内衬底部；（2）将0.1mL氢碘酸57%（w/w），0.0624g2’2-联吡啶，1.7mL35%-36%盐酸（w/w），0.1261gBiCl3，10mL甲醇依次加入反应釜内衬里，将反应釜内衬放入反应釜中，密封，以上所述化学药品均可在化学药品店购买到；（3）将反应釜放于电热鼓风干燥箱中，设置温度参数为从室温用60℃/小时升温速率升温至120℃至150℃，在120℃至150℃保持5小时至13小时，最后用10℃/小时的速率降至室温；（4）将反应釜打开，挑选出尺寸大，质量好的(C12H14N2)2[Bi2Cl10I]单晶；本专利技术进一步公开了用(C12H14N2)2[Bi2Cl10I]制作光电探测器的方法，其特征在于按照以下步骤进行：（1）选择晶体形状规整，尺度大，缺陷少的晶体放置在不导电的玻璃基板上，在(C12H14N2)2[Bi2Cl10I]晶体的两端点上两个银电极，并在自然条件下使其变干导电，形成一个简易的光电探测器，如图2所示；（2）将上述探测器置于电流表探针台，将电极连接到电流表上，在黑暗条件下测试出15V电压下通过材料的电流曲线；（3）将375nm波长的激光照射在样品表面，分别在10mw，30mw，40mw，50mw，60mw功率下，在15V电压下测出通过材料的电流；本专利技术所述(C12H14N2)2[Bi2Cl10I]通过紫外可见漫反射谱测试，显示在紫外波段至部分可见光波段对光有响应。这将使得(C12H14N2)2[Bi2Cl10I]可以制备成该波段内对光响应的光电器件。本专利技术所述(C12H14N2)2[Bi2Cl10I]在375nm波长激光照射下表现出显著的光电效应，为金属有机杂化光电材料的理论研究和实际应用提供了一种备选材料。本专利技术公开了制备(C12H14N2)2[Bi2Cl10I]薄膜的方法、制备大块(C12H14N2)2[Bi2Cl10I]单晶的方法，重点考察了这种材料具有的光电效应的性质，研究显示(C12H14N2)2[Bi2Cl10I]具备优异的光电性质，基于这些特性，将传统光电器件中的光电材料替换为(C12H14N2)2[Bi2Cl10I]材料，将会使得光电器件（如光电管、光控继电器、光电探测器）在减少环境污染，简化工艺流程，提高转换效率方面具有显著效果。附图说明图1为(C12H14N2)2[Bi2Cl10I]材料的紫外可见漫反射吸收光谱，显示出在紫外到部分可见光区域的吸收；图2为应用于(C12H14N2)2[Bi2Cl10I]材料的光电探测器示意图；图3为(C12H14N2)2[Bi2Cl10I]在黑暗和375nm60mw激光照射下的电流曲线。具体实施方式下面通过具体的实施方案叙述本专利技术。除非特别说明，本专利技术中所用的技术手段均为本领域技术人员所公知的方法。另外，实施方案应理解为说明性的，而非限制本专利技术的范围，本专利技术的实质和范围仅由权利要求书所限定。对于本领域技术人员而言，在不背离本专利技术实质和范围的前提下，对这些实施方案中的物料成分和用量进行的各种改变或改动也属于本专利技术的保护范围。本专利技术所用原料及试剂均有市售。实施例1一种应用物理气相沉积法制备(C12H14N2)2[Bi2Cl10I]薄膜的方法，其特征在于通过以下操作制备：（1）将纯化的(C12H14N2)2[Bi2Cl10I]放在50×20×20（mm）石英方舟中；（2）将放有(C12H14N2)2[Bi2Cl10I]样品的石英方舟放入管式炉玻璃管中，方舟位置位于加热丝正上方，同时材料也正对加热丝；（3）将放有导电玻璃的50×20×15（mm）石英方舟放入管式炉玻璃管中，距离放有(C12H14N2)2[Bi2Cl10I]样品的方舟2cm至15cm。（4）密封管式炉玻璃管，通入氮气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.2,2’‑联吡啶配体金属有机杂化材料在光电领域中的应用；所述的光电领域指的是：太阳能电池、光电管、光控继电器、光电探测器。

【技术特征摘要】
1.2,2’-联吡啶配体金属有机杂化材料在光电领域中的应用；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王守宇，雷蕴麟，
申请(专利权)人：天津师范大学，
类型：发明
国别省市：天津,12