有机/无机杂化纳米材料可以通过无机或有机纳米材料作为模板，通过在纳米材料表面进行改性，控制在模板表面进行原位聚合，或者通过静电等作用在模板的表面进行自组装。该方法是目前应用最多，也是最完善的杂化纳米材料制备方法之一。......
2023-06-30
有机无机杂化纳米材料的研究分析
【摘要】：直到1984 年，Schmidt等才首先提出了有机/无机杂化材料的概念。有机/无机杂化材料是一种无机材料和有机材料在纳米尺度结合的复合材料，两相间存在强的作用力或形成互穿网络结构。实验结果表明，InP纳米线和ITO电极之间属于欧姆接触。另外，该杂化纳米线阵列装置的填充因子为0.44，显示出其作为替代目前的聚合物太阳能电池材料的巨大潜力。图4.1InP纳米线/聚合物杂化二极管
20世纪70年代末，首次出现了聚合物-SiO2的杂化材料，但当时还没有杂化材料的概念。直到1984 年，Schmidt等才首先提出了有机/无机杂化材料的概念。有机/无机杂化材料是一种无机材料和有机材料在纳米尺度结合的复合材料，两相间存在强的作用力或形成互穿网络结构。
有机/无机杂化纳米材料兼具有机物的低密度、高韧性、柔软性、可塑性，以及无机材料的透明性、高折射率、结晶性好、质地坚硬等诸多优良性质，所以有机/无机杂化纳米材料在光学、微电子、催化和生物等多个行业都具有潜在应用价值。杂化纳米材料是继单组分材料、复合材料和功能梯度材料之后的第四代新材料，它是一种均匀的多相材料，其中，至少有一相的尺寸有一个维度在纳米数量级之内，甚至有一相或者多相都是分子级的，纳米相与其他相之间通过共价键、离子键、配位键等化学作用或氢键等物理作用在纳米尺度上复合，即相分离尺寸在纳米数量级以下。
依基质的种类和客体的种类，杂化材料可分为三类（两大类和介于两者之间的一种杂化材料）。第一类称为无机/有机嵌入化合物杂化材料，基质是无机电活化物，材料中的有机部分是客体分子，有机分子或聚合物简单包埋于无机基质中，无机/有机两组分之间通过弱键，如范德华力、氢键和离子间作用力等方式而互相连接；第二类称为有机/无机杂化材料，它由一个有机基质组成，基质中无机物是客体分子，无机组分与有机组分之间通过强的化学键（如共价键或离子-共价键）结合，有机组分通过化学键嫁接于无机网络中，而不是简单包裹于无机基质中；第三类是在这两大类之间的边界，能发现一种杂化材料，它的基质中不含有机或无机成分，称为“纳米沉积材料”。这种材料是自然界中按照上述分类得到的两类材料之外其他材料的统称。
有机/无机杂化材料实现了有机材料与无机材料在纳米尺度上的复合。这种高精度的复合使杂化材料在电学性能、光学性能以及热力学性能等方面表现出单一有机材料或者无机材料所不具备的优越性能，无机/有机杂化材料综合了有机、无机和纳米材料的优良特性，具有良好的机械、光、电和磁等功能特性，这种材料的形态和性能可在相当大的范围内调节，近些年已成为高分子化学和物理、物理化学和材料科学等多门学科交叉的前沿研究领域，受到众多科研人员的重视。
Novotny等设计一种新型的杂化纳米线二极管。使用N型的InP直接在ITO电极上生长出纳米线阵列（图4.1）。实验结果表明，InP纳米线和ITO电极之间属于欧姆接触。随后，InP纳米线使用具有很高的空穴迁移率的P型聚合物聚（3-己基噻吩）包覆。与单组分的InP纳米线相比，这种杂化纳米线阵列的整流比是原来的6～7倍。另外，该杂化纳米线阵列装置的填充因子为0.44，显示出其作为替代目前的聚合物太阳能电池材料的巨大潜力。
图4.1 InP纳米线/聚合物杂化二极管
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