一种二硫化钼纳米片增强的卟啉基光电材料制造技术

本发明专利技术公开了一种二硫化钼纳米片增强的卟啉基光电材料，该卟啉基光电材料是由四羟基苯基卟啉纳米棒和二硫化钼纳米片复合而成，其中，所述二硫化钼纳米片的质量为所述四羟基苯基卟啉纳米棒质量的0.1～1％。卟啉基光电材料中的二硫化钼纳米片为n型半导体，四羟基苯基卟啉纳米棒为p型半导体，两者复合可形成异质结，降低了电子空穴复合机率，从而有效增强了卟啉的光电性能，四羟基苯基卟啉纳米棒相在可见光波段具有非常强的吸收，且在水中不溶，是一种稳定的光电材料。

A Porphyrin-based Photoelectric Material Reinforced by Molybdenum Disulfide Nanosheets

The invention discloses a porphyrin-based photoelectric material reinforced by molybdenum disulfide nanosheets, which is composed of tetrahydroxyphenyl porphyrin nanorods and molybdenum disulfide nanosheets. The mass of the molybdenum disulfide nanosheets is 0.1-1% of the mass of the tetrahydroxyphenyl porphyrin nanorods. Molybdenum disulfide nanosheets in porphyrin-based photoelectric materials are n-type semiconductor and tetrahydroxyphenyl porphyrin nanorods are p-type semiconductor. Their combination can form heterojunctions, reduce the probability of electron hole recombination, thus effectively enhance the photoelectric properties of porphyrins. The tetrahydroxyphenyl porphyrin nanorod phase has very strong absorption in the visible band and is insoluble in water, so it is stable. Photoelectric materials.

【技术实现步骤摘要】
一种二硫化钼纳米片增强的卟啉基光电材料
本专利技术涉及一种二硫化钼纳米片增强的卟啉基光电材料。
技术介绍
随着能源危机以及环境污染的日益严重，如何开发高效、环保、低成本的能源已变的迫不及待。太阳能作为一种理想、高效、可再生的能源已被众多研究者所聚焦，他们致力于研究新型光电催化剂，而二硫化钼作为一种半导体具有易制、无毒、稳定、窄的带隙及良好的光捕获能力等优点，可用于光电解水产氢、产氧及光电催化降解有机污染物等，已引起广泛关注。卟啉类光电材料因其独特的电子结构和光电性能在有机太阳能电池、分子开光、有机电致发光、光存储、模拟生物光合作用等领域具有潜在的巨大应用前景。设计和制备全新的卟啉类光电材料，对于充分发挥卟啉类有机半导体材料的光电性能具有重要意义。
技术实现思路
为解决上述现有技术中存在的问题，本申请的目的是提供一种二硫化钼纳米片增强的卟啉基光电材料。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案：一种二硫化钼纳米片增强的卟啉基光电材料，其特点在于，所述卟啉基光电材料是由四羟基苯基卟啉纳米棒和二硫化钼纳米片复合而成，其中，所述二硫化钼纳米片的质量为所述四羟基苯基卟啉纳米棒质量的0.1～1％。优选地，所述二硫化钼纳米片的质量为所述四羟基苯基卟啉纳米棒质量的0.8％。上述卟啉基光电材料的制备方法，包括：(1)四羟基苯基卟啉在阳离子表面活性剂的作用下，于pH＝2.7自组装得到四羟基苯基卟啉纳米棒；(2)钼酸铵与硫脲通过水热反应得到二硫化钼纳米片；(3)将四羟基苯基卟啉纳米棒与二硫化钼纳米片复合，得到所述的卟啉基光电材料。优选地，步骤(1)中，所述的阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。更优选地，自组装时，十六烷基三甲基溴化铵的浓度为2～2.5mmol/L，四羟基苯基卟啉的初始浓度为20～30μmol/L。优选地，钼酸铵和硫脲的摩尔比为1∶30，钼酸铵的浓度为0.02～0.03mol/L，水热反应的温度为200℃、时间为24h。优选地，四羟基苯基卟啉纳米棒与二硫化钼纳米片可通过如下方式之一复合：方式一、分别配制四羟基苯基卟啉纳米棒的分散液和二硫化钼纳米片的分散液，再将四羟基苯基卟啉纳米棒的分散液与二硫化钼纳米片的分散液混合，避光超声处理后，旋涂在载体上，晾干；方式二、分别配制四羟基苯基卟啉纳米棒的分散液和二硫化钼纳米片的分散液，将二硫化钼纳米片的分散液旋涂在载体上，载体再在四羟基苯基卟啉纳米棒的分散液中避光浸泡后，取出晾干。本专利技术中二硫化钼纳米片为n型半导体，四羟基苯基卟啉自组装体(纳米棒)为p型半导体，两者复合可形成异质结，降低了电子空穴复合机率，从而有效增强了卟啉的光电性能。与四羟基苯基卟啉单体相比，四羟基苯基卟啉纳米棒有超强的可见光吸收且出现红移，拓宽了光吸收范围，且没有单体溶于水的问题，是一种稳定的光电新材料。附图说明图1为片状MoS2和THPP组装体的电镜表征图。图2为THPP单体与THPP组装体的紫外可见吸收光谱图。图3为的MoS2、THPP组装体、MoS2-THPP组装体的傅里叶红外谱表征图。图4为裸ITO、ITO-MoS2、ITO-THPP组装体、ITO-MoS2-THPP组装体的循环伏安曲线图。图5为MoS2、THPP组装体、MoS2-THPP组装体的i-t曲线图。具体的实施方式下面结合附图详细介绍本专利技术技术方案，但本专利技术不受实施例的限定。实施例1(1)THPP组装体的制备四羟基苯基卟啉(THPP)用浓度为0.2mol·L-1的氢氧化钠水溶液溶解，配置得到0.5mmol·L-1的THPP溶液，待用。取9.5mL的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB，2.5mmol·L-1)溶液搅拌5min，加入100μL的HCl(1mol·L-1)，然后，一次性快速注入500μL配置好的THPP溶液，调节pH为2.7，室温搅拌48h，随着搅拌时间的增长，溶液由粉色慢慢变为澄清墨绿色，最后通过10000rpm离心得到THPP组装体，如图1(B)所示，THPP组装体为一维的纳米棒。(2)二硫化钼纳米片的制备①称取1.24g钼酸铵(1mmol)和2.28g硫脲(30mmol)加入到50mL的聚四氟乙烯小瓶中，并向其中加入36mL去离子水，搅拌15min后，将小瓶放入不锈钢的反应釜中，将反应釜放入200℃的烘箱中，恒温反应24h，自然冷却，分离沉淀物，并分别用去离子水和乙醇离心清洗三次，在60℃真空干燥12h后得到二硫化钼纳米片，如图1(A)所示。(3)复合材料的制备将二硫化钼纳米片用乙醇分散，得到1mmol·L-1MoS2分散液；将THPP组装体用水分散，得到0.01g·mL-1的THPP分散液；按体积比为1∶2将MoS2分散液与THPP分散液混合，避光超声120min后，将混合液均一旋涂在ITO导电玻璃上，并晾干待用，得到MoS2-卟啉组装体复合材料。图2是THPP单体和THPP组装体的UV-vis对比图，可以看出THPP组装体在可见光波段非常强的吸收。图3分别是MoS2、THPP组装体、MoS2-THPP组装体的傅里叶红外谱(IR)对比图。MoS2在780cm-1处是S-Mo-S的特征峰，THPP组装体波数在3200cm-1左右-OH伸缩振动峰变宽，同时1230cm-1处是酚羟基峰。MoS2-THPP组装体波数在在3307cm-1处是MoS2吸附-OH的特征峰。说明材料成功制备。图4分别是裸ITO、ITO-MoS2、ITO-THPP组装体、ITO-MoS2-THPP组装体的循环伏安(CV)对比图，氧化还原峰电流ITO-MoS2-THPP组装体＞ITO-MoS2＞裸ITO＞ITO-THPP组装体，ITO-THPP组装体是有机物组装体抑制了铁氰化钾离子传输到ITO上。图1-4说明材料成功制备。图5是MoS2、THPP组装体、MoS2-THPP组装体的i-t曲线图。所用的电解液为1mmol.L-1铁氰化钾溶液，所用的偏压为-0.3V，光开关的时间间隔为10秒，采用三电极体系，所用的工作电极为银丝，Ag/AgCl电极(含饱和KCl溶液)作为参比电极，铂(Pt)丝作为对电极。可以看出，MoS2-THPP组装体与THPP组装体相比，光电流有显著的提高，光电流越大说明光照后电子空穴复合的机率越少，表明MoS2有效的提高了卟啉的光电响应。另一方面p型半导体THPP组装体与n型半导体二硫化钼在能级结构上也是匹配的，两者之间能形成异质结，能够很好的降低电子空穴复合机率。实施例2与实例1不同的是将MoS2分散液旋涂在ITO导电玻璃上，再将ITO导电玻璃避光浸泡在THPP分散液中12h，取出晾干，可得到负载在导电玻璃ITO上的MoS2-卟啉组装体复合材料。最后应说明的是：以上所述仅为本专利技术的优选实施例而已，并不用于限制本专利技术，尽管参照前述实施例对本专利技术进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二硫化钼纳米片增强的卟啉基光电材料，其特征在于，所述卟啉基光电材料是由四羟基苯基卟啉纳米棒和二硫化钼纳米片复合而成，其中，所述二硫化钼纳米片的质量为所述四羟基苯基卟啉纳米棒质量的0.1～1％。

【技术特征摘要】
1.一种二硫化钼纳米片增强的卟啉基光电材料，其特征在于，所述卟啉基光电材料是由四羟基苯基卟啉纳米棒和二硫化钼纳米片复合而成，其中，所述二硫化钼纳米片的质量为所述四羟基苯基卟啉纳米棒质量的0.1～1％。2.根据权利要求1所述的卟啉基光电材料，其特征在于，所述二硫化钼纳米片的质量为所述四羟基苯基卟啉纳米棒质量的0.8％。3.权利要求1或2所述的卟啉基光电材料的制备方法，其特征在于，包括：(1)四羟基苯基卟啉在阳离子表面活性剂的作用下，于pH＝2.7自组装得到四羟基苯基卟啉纳米棒；(2)钼酸铵与硫脲通过水热反应得到二硫化钼纳米片；(3)将四羟基苯基卟啉纳米棒与二硫化钼纳米片复合，得到所述的卟啉基光电材料。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。5.根据权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢小泉，孙和水，王铁英，张银潘，吴艳霞，魏丽萍，李金芳，胥亚丽，韩振刚，陕多亮，陈晶，
申请(专利权)人：西北师范大学，
类型：发明
国别省市：甘肃,62