[发明专利]光电转换多金属氧酸盐/混合半菁染料薄膜

说明书

技术领域

本发明涉及一种无机-有机自组装薄膜，尤其涉及一种由多金属氧酸盐和混合半菁染料自组装的无机/有机杂化薄膜。

背景技术

在当今全球化石能源频频告急的现状下，太阳能电池作为新能源产业之一，有着巨大的开发应用潜力。如今，提高效率和降低成本已经成为当前太阳能电池研发工作的两大核心问题。晶体硅太阳能电池技术发展已较为成熟，但其高成本、高能耗、高污染等环境问题也尤为突出，相比之下，有机-无机杂化薄膜材料具有成本低，生产工艺简单，光电转换效率相对较高，并且环境友好等优势，因此越来越受到人们的重视。

半菁染料在可见区吸收强，结构易于调控，并且容易地通过改变分子结构来改变染料的光电化学性能，因此是一类备受关注的光电转换材料，通过筛选合适的半菁染料进行混合后可以扩展它们在可见区的吸收范围，从而有利于提高光电转换效率。多金属氧酸盐是一类金属氧簇合物，具有独特的、丰富的结构和优良的物理化学性质使其在催化、医药和材料化学等领域具有广阔的应用前景，并且它们的多样化的结构和尺寸十分适于作为构筑有机-无机杂化材料的构筑单元。

近年来，我们对半菁染料和多金属氧酸盐杂化薄膜的光电转换性质的研究发现，多金属氧酸盐可以在电极和半菁染料之间起到了良好的电子传递的作用，从而增强了薄膜材料的光电转换性质(Lihua Gao，Qingling Sun，Kezhi Wang，Photoelectrochemical properties of a series of electrostatically self-assembled films based on sandwich-type polyoxometalates and a bichromophore hemicyanineDye，Journal of Colloid and Interface Science2013，393，92-96.Lihua Gao，Qingling Sun，Jianmin Qi，Xiaoyan Lin，Kezhi Wang.Enhanced photocurrent generation from an electrostatically self-assembled film of sandwich-type tetracadmium(II)tungstophosphorate/hemicyanine，Electrochimica Acta，2013，92，236-242.Lihua Gao，Qingling Sun，Xiaoyan Lin，Jianmin Qi，Kezhi Wang Photoelectrochemical properties of three inorganic/organic hybrid films formed from sandwich-type tetrazinc(II)tungstophosphorate and hemicyanines with varied alkyl chain lengths，Colloids and Surfaces A：Physicochemical and Engineering Aspects，2013，423，162-169.)。但有关混合的半菁染料与多金属氧酸盐组装的具有光电化学活性的薄膜材料未见报道。

发明内容

本发明的目的是制备一种光电转换多金属氧酸盐/混合半菁染料薄膜。

本发明的技术方案如下：首先，将经过清洗、硅烷化后的基片分别浸入到pH=2的多金属氧酸盐水溶液中1小时，取出用蒸馏水洗净，吹干；再浸入到两种不同比例半菁衍生物的混合溶液中1h，用蒸馏水洗净，吹干，制得一层多金属氧酸盐/混合半菁染料薄膜；循环上述步骤，根据需要可制备多层多金属氧酸盐/混合半菁染料薄膜。

本发明采用的多金属氧酸盐为K₅[BW₁₂O₄₂]。

本发明采用的半菁染料分别为溴化(E)-1，1′-(1，3-丙基)双(4-((E)-2-(4-(二甲氨基)1-萘基)乙烯基)吡啶)(简写为N³)和溴化(E)-1，1′-亚甲基双(4-(4-(二甲氨基)苯乙烯基)吡啶)(简写为C¹)的混合物，结构式如下，混合的比例为物质的量比分别为1：1，1：2和2：1。

本发明制备的三个多金属氧酸盐/混合半菁染料薄膜是首次制备的。薄膜中的半菁染料和多金属氧酸盐通过静电作用结合，在导电玻璃上组装的薄膜具有光电转换性质。

附图说明