一种共价有机-无机杂化超晶格材料作为化学电阻型气敏材料的应用制造技术

本申请公开了一种共价有机

【技术实现步骤摘要】
一种共价有机
‑
无机杂化超晶格材料作为化学电阻型气敏材料的应用


[0001]本申请涉及一种共价有机
‑
无机杂化超晶格材料作为气体传感器的应 用，属于化学传感器


技术介绍

[0002]两个不同半导体子晶格的周期性和交替堆叠导致超晶格的形成。电子 波函数的亚晶格间重叠赋予这些人造材料特殊和可调的电子结构，促进它 们在以II型超晶格光电探测器和量子级联激光器为代表的电子和光电子 学中的应用。III
‑
V和IV族半导体一直是超晶格研究早期的主要材料体系。
[0003]近年来，由交替重叠的无机和有机亚晶格组成的有机
‑
无机杂化超晶格 已经出现，并表现出具吸引力的物理和化学性质，目前备受关注。有机亚 晶格的加入极大地扩展了超晶格的结构多样性。同时，有机
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无机协同效应 赋予有机
‑
无机杂化超晶格更通用的特性，尤其是那些涉及化学应用的特 性。例如，将Fe
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卟啉和Fe
‑
酞菁结合到层状催化化合物中为可接近的活性 位点提供了更多空间，而有机和无机亚晶格之间的电荷转移提供了更高的 活性和稳定性，从而增强了电催化性能。有机
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无机杂化超晶格也成功应用 于能量存储、热电、光催化以及最近的化学传感等。
[0004]为了将有机亚晶格与半导体无机亚晶格有序结合，已经开发了一系列 合成方法，例如通过原子级单晶超晶格的自下而上构造、块状层状材料的 插层或分层的重新组装为层状材料。第一种策略产生更有序排列的异质结 构，具有清晰的有机
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无机界面和最少的缺陷。例如IIB
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VI和VIIB
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VI族 杂化半导体[MQ(L)
x
](M＝Zn、Cd、Mn等；Q＝S、Se、Te等；L＝胺) 和层状钙钛矿(RNH3)BX4(B＝Pb、Sn；X＝Cl、Br、I)。然而，在包括 单晶的在内的多数报道的有机
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无机杂化超晶格中，有机和无机亚晶格之间 的连接是弱的非共价相互作用，例如配位键、氢键和静电相互作用，这不 仅导致较差的热
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/化学稳定性，还存在弱的子晶格间电子耦合。弱电子耦 合阻碍了亚晶格间载流子传输和表面扰动可能的信号转换，因此阻碍了有 机
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无机杂化超晶格在涉及电荷的化学应用中的使用。
[0005]最近，以金属氧化物纳米板通过共价键由苯相互连接的共价有机
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无机 杂化超晶格(金属锥合金)已被Zncone报道。在该超晶格中，π共轭的有 机亚晶格层和无机亚晶格层之间显示出良好的稳定性和强电子波函数重 叠。然而已报道的金属锥合金是通过低效且昂贵的气相沉积技术制备的。 因此，当前非常需要一种用于简单制备具有共价亚晶格间连接的有机
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无机 杂化超晶格的新合成策略。

技术实现思路

[0006]根据本申请的一个方面，提供一种共价有机
‑
无机杂化超晶格材料作为 化学电阻型气敏材料的应用，所述有机
‑
无机杂化超晶格材料的有机和无机 亚晶格之间通过共价连接，存在通过键电荷传输的可能性，从而提供比非 共价有机无机杂化超晶格更好的亚晶格
间电子传输，且具有更高的热和化 学稳定性。
[0007]一种共价有机
‑
无机杂化超晶格材料作为化学电阻型气敏材料的应用， 所述共价有机
‑
无机杂化超晶格材料包括有机亚晶格层和无机亚晶格层；
[0008]所述有机亚晶格层为由二取代芳基形成的网络结构，所述二取代芳基 的C原子数为6～16，所述二取代芳基具有中心对称结构；
[0009]所述无机亚晶格层为由M、X形成的网络结构，所述M和所述X的 摩尔比为1:2，其中，M选自IVB族、VB族、VIB族、VIII族、IB族、 IIB族、IIIA族、IVA族金属元素中的任一种，X选自S元素、Se元素、 Te元素中的任一种。
[0010]所述M为二价金属。
[0011]所述有机亚晶格层和所述无机亚晶格层交替堆叠；
[0012]所述有机亚晶格层和所述无机亚晶格层之间通过C
‑
X共价键连接。
[0013]可选地，所述M选自Pd元素、Pb元素、Sn元素、Tl元素、Hg元素、 Cd元素、Ln元素、Mo元素、Hf元素、Nb元素、V元素、Cu元素中的 任一种。
[0014]可选地，当M为Pb元素时，X为S元素。
[0015]可选地，所述共价有机
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无机杂化超晶格材料表面覆盖着未配位的基团 HX
‑
＊。
[0016]所述共价有机
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无机杂化超晶格材料表面为裸露的有机亚晶格层，其表 面的基团HX
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＊未与无机亚晶格层中的M元素进行配位，基团HX
‑
＊覆盖在 所述共价有机
‑
无机杂化超晶格材料表面。
[0017]可选地，所述二取代芳基选自1，4
‑
亚苯基、4，4'
‑
亚二联苯基、1， 5
‑
亚萘基、1，8
‑
亚芘基中的任一种。
[0018]可选地，所述共价有机
‑
无机杂化超晶格材料中相邻无机亚晶格层之间 的距离为
[0019]可选地，所述无机亚晶格层之间的距离为
[0020]可选地，所述无机亚晶格层之间的距离为
[0021]可选地，所述共价有机
‑
无机杂化超晶格材料的厚度为5nm～50nm。
[0022]可选地，所述共价有机
‑
无机杂化超晶格材料的厚度上限选自8、10、 15、20、30、40或50nm，下限选自5、8、10、15、20、30或40nm。
[0023]可选地，所述的共价有机
‑
无机杂化超晶格材料的制备方法包括以下步 骤得到：
[0024]将含有M盐、二取代芳烃的溶液I超声，得到所述共价有机
‑
无机杂 化超晶格材料；
[0025]所述二取代芳烃的C原子数为6～16，所述二取代芳烃具有中心对称 结构；
[0026]所述二取代芳烃的取代基选自HX
‑
＊中的任一种。
[0027]可选地，所述M盐选自M的卤盐、醋酸盐、碳酸盐中的任一种；
[0028]所述二取代芳烃选自1，4
‑
二巯基苯，4,4'
‑
联苯二硫醇，1,5
‑
二巯基萘， 1，8
‑
二巯基芘中的任一种。
[0029]可选地，所述超声的条件包括：
[0030]超声功率为200瓦～600瓦；
[0031]超声时间为10分钟～6小时。
[0032]可选地，所述超声功率为400瓦～6本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种共价有机
‑
无机杂化超晶格材料作为化学电阻型气敏材料的应用，其特征在于，所述共价有机
‑
无机杂化超晶格材料包括有机亚晶格层和无机亚晶格层；所述有机亚晶格层为由二取代芳基形成的网络结构，所述二取代芳基的C原子数为6～16，所述二取代芳基具有中心对称结构；所述无机亚晶格层为由M、X形成的网络结构，所述M和所述X的摩尔比为1:2，其中，M选自IVB族、VB族、VIB族、VIII族、IB族、IIB族、IIIA族、IVA族金属元素中的任一种，X选自S元素、Se元素、Te元素中的任一种；所述有机亚晶格层和所述无机亚晶格层交替堆叠；所述有机亚晶格层和所述无机亚晶格层之间通过C
‑
X共价键连接。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述共价有机
‑
无机杂化超晶格材料表面覆盖着未配位的基团HX
‑
＊；优选地，所述二取代芳基选自1，4
‑
亚苯基、4，4'
‑
亚二联苯基、1，5
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亚萘基、1，8
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亚芘基中的任一种。优选地，所述共价有机
‑
无机杂化超晶格材料中相邻无机亚晶格层之间的距离为优选地，所述共价有机
‑
无机杂化超晶格材料的厚度为5nm～50nm。3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的共价有机
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无机杂化超晶格材料的制备方法包括以下步骤得到：将含有M盐、二取代芳烃的溶液I超声，得到所述共价有机
‑
无机杂化超晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：付志华，文映壹，徐刚，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：