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......
2023-06-30
有机/无机杂化纳米材料制备的方法优化
【摘要】：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。
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。
1.溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法不仅可以应用在一般纳米材料的制备过程中，也可以广泛地应用于杂化纳米材料的制备过程。该方法通过将硅氧烷或金属盐等物质在溶液中电解、缩合成溶胶液，然后加热除去溶剂最终转化成凝胶。应用此方法，可以方便地制备出固体氧化物或其他固体化合物。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。其特点是可在室温或略高于室温的温和条件下向无机物中引入有机小分子、低聚物以及高聚物，最终获得具有精细结构的有机/无机杂化纳米材料，在溶胶阶段各组分以分子形式分散，所以获得的杂化材料通常是纳米复合材料，具有其他传统复合材料所不具备的性质。此外，通过这种方法合成的杂化材料还具有各种组分比例控制精确以及纯度高等特点。Chiang等使用环氧树脂和硅烷改性的异氰脲酸甘油酯（SM-IATE）通过溶胶-凝胶法成功制备出了新型环氧树脂有机无机/纳米杂化材料。对环氧树脂进行改性偶联可以有效地改善有机和无机两相的相容性。研究显示，这种杂化具有优异的光学透明性而应用于材料的外保护涂层。
2.插层法
插层法是根据许多无机化合物如硅酸类黏土、磷酸盐类、石墨、金属氧化物、二硫化物、三硫化磷络合物和氧氯化物等具有典型的层状结构，在这些无机物中插入各种有机物（包括有机小分子和有机高分子等）制备有机/无机物层型杂化材料，是制备高性能复合材料的方法之一。制备高性能复合材料的方法主要有插层原位聚合、熔融插层复合和溶液插层复合。Corma等使用插层法制备出新型层状沸石有机/无机材料（MWWBTEB）（图4.2）。研究表明，这种杂化材料可以用于制备酸碱双功能催化剂，可以作为一种双功能催化剂用于苯甲醛二甲缩醛转化为苯亚甲基丙二腈的反应中，可以获得较高的催化效率。
图4.2 多功能有机/无机杂化插层体系的介孔催化材料
3.共混法
共混法与聚合物中的共混改性很类似，是将有机物与无机物纳米粒子通过物理方法共混，这种方法是制备杂化纳米材料的最简单方法之一，适合于多种形态的纳米粒子，但在与有机物共混之前，必须对无机纳米粒子进行合适的表面处理。这是因为无机纳米粒子存在很大的界面自由能，极易发生自团聚，利用常规的共混方法不能消除无机纳米粒子与有机物之间的高界面能差，因此，要将无机纳米粒子直接分散于有机基质中制备有机/无机纳米复合材料，首先必须通过化学预分散和物理上的机械分散粉碎纳米粒子的团聚体，才能将其均匀分散到有机材料中并与之有形成良好的亲和性。Yakuphanoglu等通过共混法使用P型半导体Si 和聚（2-甲氧基-5-（20-乙基己氧基）-1，4-苯撑）（MEH-PPV）：fullerene-C60（图4.3）共混溶合制备出了无机/有机光电二极管。p-Si/C60：MEH-PPV光电二极管的灵敏度和响应值分别为8.16×10-6SM/W和1.63×10-2A/W，开路电压是130 mV，短路电流为24.5 μA。研究结果表明，p-Si/C60：MEH-PPV异质结光电二极管可以用于光伏发电装置。
图4.3 通过共混法得到的含有两种组分的杂化纳米材料
（a）MEH-PPV，（b）C60的结构
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2023-06-30
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2023-06-30
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2023-06-30
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