点击化学法制备酞菁-碳纳米管-聚噻吩复合光敏材料的方法

摘要

本发明属有机/无机纳米复合材料技术领域，具体涉及一种点击化学法制备酞菁-碳纳米管-聚噻吩复合光敏材料的方法，该方法相对于普通的酯化法和酰胺法等具有条件温和、反应速度快和复合效率高等特点，获得的酞菁-碳纳米管-聚噻吩复合材料的分散均匀性和贮存稳定性都有显著的提高，通过点击化学方法制备的酞菁-碳纳米管-聚噻吩复合材料具有较高的光敏性、相容性和热稳定性，并具有优良的溶解性能和光电性能，本发明制备的产品是新一代绿色环保高性能化工产品，可用于导电材料、太阳能电池材料、光电导材料和光电转换材料等领域。

主权项

一种点击化学法制备酞菁‑碳纳米管‑聚噻吩复合光敏材料的方法，其特征在于具体步骤如下：(1) 将10~100 mg酰氯化的碳纳米管分散在10~50 mL N‑甲基吡咯烷酮中，超声5~45分钟后，加入5‑50 mg 2,3‑二溴‑1‑丙醇，在80~140℃氮气保护条件下，连续反应4~36小时，冷却到25℃以后倒入50~200 mL乙醇中沉淀，离心过滤，并用四氢呋喃、二氯甲烷多次洗涤，30~90℃真空干燥4~24小时；再将获得的碳纳米管分散在10~50ml N‑甲基吡咯烷酮中，超声5‑25分钟，加入5~50 mg叠氮化钠，常温搅拌反应2~12小时后将溶液倒入20~100 mL乙醇中沉淀、离心，用四氢呋喃、二氯甲烷多次洗涤，30~90℃真空干燥4~36小时后得到叠氮化碳纳米管；(2) 将10‑100 mg聚（3‑己基噻吩）、5‑50 mg三苯基膦二氯化钯、1‑20 mg CuI和0.01‑0.5 mg三甲基乙炔基硅烷依次加入到装有5‑50 mL新蒸的三乙胺的干燥的三口瓶中，氮气保护下60‑100 oC回流2‑24小时后将反应液倒入50‑500 mL氯仿中分层，有机相再分别用氯化铵和氯化钠溶液进行多次充分洗涤干净，然后用无水硫酸钠干燥，最后旋转蒸发除去溶剂氯仿，30‑90℃真空干燥4‑36小时后获得炔基化聚（3‑己基噻吩）；(3) 称取200~300 mg 4‑溴‑邻苯二腈和100~250 mg叠氮化钠，溶解在含有10~100 mL四氢呋喃和1~10 mL水的反应瓶中，在50~90℃下回流搅拌2~8小时，反应结束后冷却至25℃，用二氯甲烷萃取反应液，并用无水硫酸镁干燥除水，过滤，40~80℃真空干燥10~36小时后得到淡黄色的4‑叠氮‑邻苯二腈；(4) 将5‑50 mg步骤(1)得到的叠氮化碳纳米管和0.5~25 mg步骤(3)得到的4‑叠氮‑邻苯二腈溶解在10‑50 mL N‑甲基吡咯烷酮中，称取5‑50 mg步骤(2)获得的炔基化聚（3‑己基噻吩）溶解在10‑80 mL四氢呋喃中，将上述两种溶液混合在一起，加入0.02‑0.4 mg四丁基氟化铵，搅拌1‑5小时后再加入0.1‑10 mg碘化亚铜和0.15‑25 mg 1,8‑二氮杂二环[5.4.0]十一碳‑7‑烯，在40‑90℃氮气保护下搅拌反应12‑48小时，冷却到25℃后，倒入50‑500 mL乙醇中沉淀，离心过滤，并用四氢呋喃、二氯甲烷多次洗涤，30‑80℃真空干燥6‑36小时后获得含4‑邻苯二腈和聚（3‑己基噻吩）的碳纳米管；(5) 将5~50 mg步骤(4)得到的含4‑邻苯二腈和聚（3‑己基噻吩）的碳纳米管分散在10~100 mL正戊醇中，加入1~25 mg取代邻苯二腈、0.05~5 mg无水氯化锌、0.1~10 mg碘化亚铜和0.15~25 mg 1,8‑二氮杂二环[5.4.0]十一碳‑7‑烯，在氮气保护条件下加热到90~150℃剧烈搅拌24~96小时，冷却到25℃后，倒入50~500 mL乙醇中沉淀，离心分离，用四氢呋喃和氯仿多次洗涤，20~80℃真空干燥6~36小时后获得一种酞菁‑碳纳米管‑聚噻吩复合材料；(6) 将5~50 mg步骤(5)得到的酞菁‑碳纳米管‑聚噻吩复合材料分散在四氢呋喃中，该复合材料的浓度为0.1~5 mg/mL，在超声条件下25 oC超声1~12小时，得到一种可溶性酞菁‑碳纳米管‑聚噻吩复合材料溶液；(7) 采用旋转涂覆法将步骤(6)得到的可溶性酞菁‑碳纳米管‑聚噻吩复合材料溶液涂覆在导电基质上，其旋涂速度为1000~3000 转/分钟，烘干温度为35‑120℃，烘干时间为0.5‑6小时，干燥后得酞菁‑碳纳米管‑聚噻吩复合光敏材料，所述复合光敏材料涂层的厚度为10~50 μm。