一种直接生长法合成CdSe/P3HT复合纳米晶的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及聚合物太阳能光伏电池材料制备领域领域，具体为一种直接生长法合成CdSe/P3HT复合纳米晶的方法。
【背景技术】
[0002]无机-有机半导体纳米晶杂化共混体系制备的有机-无机杂化太阳能电池既有有机电池的优点，又有无机半导体的很多优良性能，具有良好的发展前景，因此成为科学家们研究的热点。目前用于聚合物太阳能电池的CdSe纳米晶大多采用TOPO法(有机液相合成法的一种)制备。该法制备的纳米晶有好的形貌和结晶度，但反应条件苛刻，需要使用含膦溶剂TOPO和前驱体Τ0Ρ，反应后难以去除，影响光电转换效率，且制备成本高，对环境不友好。
[0003]因此近年来有少量研究报道采用一步生长法制备无机/有机复合纳米晶。一步生长法也叫直接生长法或原位生长法，该法无需采用TOP为前驱体，也无需TOPO做溶剂，因此操作条件简便，且环境友好，成本低，但是目前一步生长法制备无机/有机复合纳米晶的反应温度居高不下是困扰有机金属液相法制备CdE (E = S，Se，Te)半导体纳米晶的一大难题，尽管文献中曾有过一些有益的探索但所用的前驱体来源极其有限。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是克服现有技术中采用TOPO法制备法CdSe/P3HT复合纳米晶反应条件苛刻、制备成本高，对环境不友好，而一步生长法制备时反应温度过高的缺陷，提供一种直接生长法合成CdSe/P3HT复合纳米晶的方法。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案:
[0006]—种直接生长法合成CdSe/P3HT复合纳米晶的方法，包括以下几个步骤:
[0007]I)、将聚合物P3HT 6重量份、Se粉79?395重量份，硬脂酸镉340?680重量份，三氯苯I体积份、ODE15体积份，倒入反应釜中充分搅拌，在140?240°C下反应5?25h ;
[0008]其中，重量份和体积份的对应关系为:I克重量对应I升体积；
[0009]2)、冷却，加入丙酮洗涤，沉淀，离心，3000r的条件下，离心分离5?10分钟，弃去上清液，将沉淀用过量正己烷溶解，洗涤干燥后即得所述的CdSe/P3HT复合纳米晶。
[0010]优选的，所述硬脂酸镉与Se粉的摩尔比为1: 1，反应温度为180°C，反应时间为15h，
[0011]进一步的，步骤2)中的清洗方式是超声清洗20分钟。
[0012]CdSe超结构杂化纳米晶尺寸为，平均为5.3nm。
[0013]本发明采用直接生长法合成CdSe/P3HT复合纳米晶，将反应温度显著降低，非常有利于大规模工业化生产的实施，生成的CdSe/P3HT纳米晶为零维纳米微球结构，尺寸约为5?20nm，平均约5.3nm，其尺寸与形貌分布很均匀，排列整齐，具有较好的光电转化效率和较好的热稳定性，分解温度在210°C以上，而且本方法的反应体系中不使用具有强毒性、价格昂贵的有机膦化合物，在提倡“绿色化学”的今天，这种更为环保的方法具有现实意义。
【附图说明】
[0014]附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0015]图1 是 CdSe/P3HT 的 DSC 曲线图；
[0016]图2 是 CdSe/P3HT 的 XRD 表征；
[0017]图3是CdSe/P3HT的形貌表征。
【具体实施方式】
[0018]以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0019]实施例1
[0020]一种直接生长法合成CdSe/P3HT复合纳米晶的方法，包括以下几个步骤:
[0021]I)、将聚合物P3HT 6g.Se粉79g，硬脂酸镉340g，三氯苯1L、0DE 15L，倒入反应釜中充分搅拌，在140°C下反应25h ;
[0022]2)、冷却，加入丙酮洗涤，沉淀，离心，3000r的条件下，离心分离5?10分钟，弃去上清液，将沉淀用过量正己烷溶解，洗涤干燥后即得所述的CdSe/P3HT复合纳米晶。
[0023]CdSe超结构杂化纳米晶尺寸为，平均为20nm左右。
[0024]实施例2
[0025]—种直接生长法合成CdSe/P3HT复合纳米晶的方法，包括以下几个步骤:
[0026]I)、将聚合物P3HT 6g、Se粉395g，硬脂酸镉340g，三氯苯1L、ODE 15L，倒入反应釜中充分搅拌，在180°C下反应15b
[0027]2)、冷却，加入丙酮洗涤，沉淀，离心，3000r的条件下，离心分离5?10分钟，弃去上清液，将沉淀用过量正己烷溶解，洗涤干燥后即得所述的CdSe/P3HT复合纳米晶。
[0028]CdSe超结构杂化纳米晶尺寸为，平均为5.3nm。
[0029]实施例3
[0030]一种直接生长法合成CdSe/P3HT复合纳米晶的方法，包括以下几个步骤:
[0031]I)、将聚合物P3HT 6g.Se粉395g，硬脂酸镉680g，三氯苯1L、0DE 15L，，倒入反应釜中充分搅拌，在240 °C下反应5h ；
[0032]2)、冷却，加入丙酮洗涤，沉淀，离心，3000r的条件下，离心分离5?10分钟，弃去上清液，将沉淀用过量正己烷溶解，洗涤干燥后即得所述的CdSe/P3HT复合纳米晶。
[0033]CdSe超结构杂化纳米晶尺寸为，平均为5nm左右
[0034]图1是CdSe/P3HT的DSC曲线图，由图1可以看出，CdSe/P3HT的分解过程包括两个放热峰，第一个放热峰在210°C时热流率开始增加，放热速度增加，放出的热量增大，在358°C时达到最大，第二个放热峰始于450°C，峰顶温度520°C。说明CdSe/P3HT复合材料较稳定。
[0035]图2是CdSe/P3HT的XRD表征；由图2可以看出，与P3HT和CdSe相比，复合纳米晶CdSe/P3HT的XRD谱图中同时出现了二者的特征峰，说明复合后的纳米晶仍然保持较好的结晶度。同时，根据复合纳米晶的XRD图谱上的(110)，(103)及(112)三个晶面的特征衍射峰，可推测出生成的产物是纤维锌矿相(/六方晶系)结构的CdSe纳米晶。
[0036]图3是CdSe/P3HT的形貌表征的TEM照片，图3以看出，所生成的CdSe/P3HT纳米晶为零维纳米微球结构，尺寸约为5.3nm，其尺寸与形貌分布很均匀，排列整齐。
[0037]最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种直接生长法合成CdSe/P3HT复合纳米晶的方法，其特征在于，包括以下几个步骤: 1)、将聚合物P3HT6重量份，Se粉79?395重量份，硬脂酸镉340?680重量份，三氯苯I体积份，ODE15体积份，倒入反应釜中充分搅拌，在140?240°C下反应5?25h ; 其中，重量份和体积份的对应关系为:1克重量对应I升体积； 2)、冷却，加入丙酮洗涤，沉淀，离心，3000r的条件下，离心分离5?10分钟，弃去上清液，将沉淀用过量正己烷溶解，洗涤干燥后即得所述的CdSe/P3HT复合纳米晶。2.如权利要求1所述的一种直接生长法合成CdSe/P3HT复合纳米晶的方法，其特征在于，所述硬脂酸镉与Se粉的摩尔比为1:1。3.如权利要求1所述的一种直接生长法合成CdSe/P3HT复合纳米晶的方法，其特征在于，所述步骤I)中的反应温度为180°C。4.如权利要求1所述的一种直接生长法合成CdSe/P3HT复合纳米晶的方法，其特征在于，所述步骤I)中的反应时间为15h。5.如权利要求1所述的一种直接生长法合成CdSe/P3HT复合纳米晶的方法，其特征在于，所述步骤2)中的清洗方式是超声清洗20分钟。6.如权利要求1所述的一种直接生长法合成CdSe/P3HT复合纳米晶的方法，其特征在于，所述WSe超结构杂化纳米晶尺寸为5?20nm。7.如权利要求1所述的一种直接生长法合成CdSe/P3HT复合纳米晶的方法，其特征在于，所述OdSe超结构杂化纳米晶尺寸为5.3nm。
【专利摘要】本发明公开了一种直接生长法合成CdSe/P3HT复合纳米晶的方法，将聚合物P3HT？6重量份、Se粉79～395重量份，硬脂酸镉340～680重量份，三氯苯1体积份、ODE15体积份，倒入反应釜中充分搅拌，在140～240℃下反应5～25h；丙酮洗涤，沉淀，后用正己烷溶解，洗涤干燥后即得所述的CdSe/P3HT复合纳米晶。本发明将反应温度显著降低，非常有利于大规模工业化生产的实施，生成的CdSe/P3HT纳米晶为零维纳米微球结构，尺寸约为5～20nm，平均约5.3nm，其尺寸与形貌分布很均匀，排列整齐，具有较好的光电转化效率和较好的热稳定性，分解温度在210℃以上，而且反应体系中不使用具有强毒性、价格昂贵的有机膦化合物，在提倡“绿色化学”的今天，这种更为环保的方法具有现实意义。
【IPC分类】C30B29/60, C30B29/54
【公开号】CN105200523
【申请号】CN201510555371
【发明人】吴瑞凤, 施和平
【申请人】内蒙古工业大学
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年8月28日