一种螺吡喃光致发电纳米材料及其制备方法

本发明涉及半导体材料，具体涉及一种螺吡喃光致发电纳米材料及其制备方法。

背景技术：

1、已报道的能将光能转化为电能的化合物均为导体或在光照作用下能够产生电子-空穴对的p-n半导体，这类化合物均具有显著的光电效应。而核外电子被紧密束缚的电子绝缘体不具备光电效应的特性，故不能将其用于由光能转化为电能的场合。目前，也未见采用电子绝缘聚合物实现由太阳能到电能转化的相关基础理论和应用研究报道。

2、目前已报道peng的核心组件(即压电材料)，在使用前都必须经过电场处理(如直流极化)才具有实用价值，导致其生产过程相对繁琐、能耗高、且有一定危险性。相比于密度大、硬脆但具有较高压电系数的pzt类无机压电陶瓷，pvdf等质轻、柔性有机压电聚合物的压电性能较差。因此，鲜见单独使用柔性压电聚合物获得开路电压及短路电流分别超过200mv及1μa的相关报道，更未见将不经极化处理压电聚合物直接用于peng的相关研究报道。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种螺吡喃光致发电纳米材料及其制备方法，解决现有技术中没有将不经极化处理压电聚合物直接用于peng的技术问题。

2、本发明公开了一种螺吡喃光致发电纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

3、s1.通过亲核取代反应(sn取代反应)，得到n,n,n,n-二羟乙基二丁基化铵离子液体(il-br)；

4、

5、s2.将n,n,n,n-二羟乙基二丁基化铵离子液体(il-br)与二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi)反应生成的端羟基季铵盐离子液体预聚体作为偶极单元；

6、

7、s3.将光致异构单元和偶极单元通过聚加成反应，合成目标离子液体-螺吡喃共聚物eips。

8、进一步的，步骤s1中所述亲核取代反应原料为二乙醇胺和溴代正丁烷。

9、进一步的，所述二乙醇胺和溴代正丁烷摩尔配比为1：2。

10、进一步的，步骤s2中所述偶极单元聚合度为7-11。

11、进一步的，步骤s3中光致异构单元为聚合度为3或5的端异氰酸酯的螺吡喃预聚体(spnco-3或spnco-5)。

12、进一步的，所述光致异构单元由端羟基螺吡喃(sp)和二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi刚性异氰酸酯)生成。

13、进一步的，所述端羟基螺吡喃(sp)和二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi刚性异氰酸酯)为等摩尔配比。

14、进一步的，所述端羟基螺吡喃通过2,3,3-三甲基-5-羟基-3h-吲哚、2,5-二羟基苯甲醛和哌啶制得。

15、进一步的，步骤s3中所述光致异构单元和偶极单元的摩尔比为1:1。

16、进一步的，步骤s3中所述聚加成反应具体步骤为：光致异构单元和偶极单元在80℃条件下分别溶解于溶剂，完全溶解后加入反应1.5h，搅拌，保温1.5h，然后除掉溶剂，得到的产物清洗，过滤，后的固体即为目标产物。

17、进一步的，所述溶剂为n,n-二甲基乙酰胺(dmac)。

18、进一步的，所述光致异构单元和偶极单元溶解于溶剂的同时加入催化剂。

19、进一步的，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。

20、与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

21、1.本发明螺吡喃型聚氨酯材料的聚氨酯主链中同时含有光致异构单元和偶极单元，能将光能转化为螺吡喃的开环异构带来的机械能，通过机械能带动偶极单元的阴阳离子不断发生振动，从而在内部产生电压和电流。

技术特征：

1.一种螺吡喃光致发电纳米材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种螺吡喃光致发电纳米材料的制备方法，其特征在于：步骤s1中所述亲核取代反应原料为二乙醇胺和溴代正丁烷。

3.根据权利要求2所述的一种螺吡喃光致发电纳米材料的制备方法，其特征在于：所述二乙醇胺和溴代正丁烷摩尔配比为1：2。

4.根据权利要求1所述的一种螺吡喃光致发电纳米材料的制备方法，其特征在于：步骤s2中所述偶极单元聚合度为7-11。

5.根据权利要求1所述的一种螺吡喃光致发电纳米材料的制备方法，其特征在于：步骤s3中光致异构单元为聚合度为3或5的端异氰酸酯的螺吡喃预聚体。

6.根据权利要求1所述的一种螺吡喃光致发电纳米材料的制备方法，其特征在于：所述光致异构单元由端羟基螺吡喃和二苯基甲烷二异氰酸酯生成。

7.根据权利要求6所述的一种螺吡喃光致发电纳米材料的制备方法，其特征在于：所述端羟基螺吡喃和二苯基甲烷二异氰酸酯为等摩尔配比。

8.根据权利要求6所述的一种螺吡喃光致发电纳米材料的制备方法，其特征在于：所述端羟基螺吡喃通过2,3,3-三甲基-5-羟基-3h-吲哚、2,5-二羟基苯甲醛和哌啶制得。

9.根据权利要求1所述的一种螺吡喃光致发电纳米材料的制备方法，其特征在于：步骤s3中所述光致异构单元和偶极单元的摩尔比为1:1。

10.一种螺吡喃光致发电纳米材料，其特征在于：使用权利要求1-9任意一项所述的一种螺吡喃光致发电纳米材料的制备方法制得。

技术总结
本发明涉及半导体材料技术领域，具体涉及一种螺吡喃光致发电纳米材料及其制备方法，包括以下步骤：S1.通过亲核取代反应(SN取代反应)，得到N,N,N,N‑二羟乙基二丁基化铵离子液体(IL‑Br)；S2.将N,N,N,N‑二羟乙基二丁基化铵离子液体(IL‑Br)与二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)反应生成的端羟基季铵盐离子液体预聚体作为偶极单元；S3.将光致异构单元和偶极单元通过聚加成反应，合成目标离子液体‑螺吡喃共聚物EIPs。

技术研发人员：雷元,雷景新,张映昊,符笑伟,江亮
受保护的技术使用者：四川大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17