[发明专利]一种具有长荧光寿命COF薄膜异质结及制备方法

说明书

本发明属于有机光电材料领域，公开了一种具有长荧光寿命COF薄膜异质结及制备方法。该方法包括：将TFPy‑COF、甘油和乙醇混合并进行插层反应，得到反应产物；并对反应产物依次进行洗涤离心、烘干和煅烧处理得到固体粉末；将固体粉末与DMF均匀混合，得到Py‑COF；将溶解有十二烷基苯磺酸钠的氯仿溶液分散在水界面上，并对溶液中的氯仿进行蒸发处理，得到第一溶液；将所述第一溶液与通过盐酸溶解的1,3,5‑三(4‑氨基苯基)苯混合并反应，得到第二混合溶液；将第二混合溶液与催化剂和通过盐酸溶解的2,5‑二羟基乙二醛混合并反应，得到TD‑COF；将所述Py‑COF滴于所述TD‑COF上，晾干，得到COF薄膜异质结。本发明制备的长荧光寿命COF薄膜异质结具有较高的荧光量子效率，较长的荧光寿命。

技术领域

本发明属于有机光电材料领域，更具体地，涉及一种具有长荧光寿命COF薄膜异质结及制备方法。

背景技术

共价有机框架(Covalent organic frameworks，COF)是一类由轻质元素(C，O，N，B等)通过共价键连接的具有周期性和结晶性的有机多孔晶态材料，具有高比表面积、低密度、易于修饰、功能化、结构多样等优势，在气体吸附、非均相催化、能量存储、光电等方面有着广泛的应用潜力，引起了科学界强烈的研究兴趣。但目前COF也存在一些缺陷，例如，一般制备的COF为粉末状，活性位点少、光谱响应窄，这限制了其应用。COF薄膜易于暴露更多的活性位点、结构缺陷少、表面光滑，且由于量子尺寸的作用，纳米尺度下的材料与宏观块体、粉末材料性质会有较大不同，例如，薄膜电子传输更快。异质结是指由两个或两个以上半导体的接触耦合形成的界面区域。这种方式不仅可以扩大材料的可见光吸收范围，还可以通过界面之间的紧密接触，促进光生电荷在不同光催化剂材料上的迁移，促进它们的空间分离，使结构可以性质互补，更好的发挥出材料的优势，实现应用性能的卓越提升。

目前，许多研究人员对于异质结的研究还停留在有机材料与无机材料的接触耦合，然而无机半导体对能量利用率较低，限制了其应用。因此，目前亟待提出一种具有长荧光寿命COF薄膜异质结及其制备方法，进而有效地提升聚合物的光学性质和应用性能。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种具有长荧光寿命COF薄膜异质结及制备方法。本发明制备的长荧光寿命COF薄膜异质结具有较高的荧光量子效率，较长的荧光寿命。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种具有长荧光寿命COF薄膜异质结的制备方法，该方法包括如下步骤：

S1：Py-COF的制备：将TFPy-COF、甘油和乙醇混合并进行插层反应，得到反应产物；并对所述反应产物依次进行洗涤离心、烘干和煅烧处理得到固体粉末；将所述固体粉末与DMF均匀混合，得到所述Py-COF；

S2：TD-COF的制备：在反应容器中，将溶解有十二烷基苯磺酸钠的氯仿溶液分散在水界面上，并对溶液中的氯仿进行蒸发处理，得到第一溶液；将所述第一溶液与通过盐酸溶解的1,3,5-三(4-氨基苯基)苯混合并反应，得到第二混合溶液；将所述第二混合溶液与催化剂和通过盐酸溶解的2,5-二羟基乙二醛混合并反应，得到所述TD-COF；

S3：COF薄膜异质结的制备：将所述Py-COF滴于所述TD-COF上，晾干，得到所述COF薄膜异质结。

根据本发明，优选地，所述TFPy-COF、甘油和乙醇的质量比为(2.5-3.5):1：(2.5-3.5)。

根据本发明，优选地，所述插层反应在超声条件下进行，所述插层反应的温度为85-95℃，所述插层反应的时间为2.5-3.5h。

根据本发明，优选地，所述煅烧处理在氮气保护下进行，所述煅烧处理的温度为250-350℃，所述煅烧处理的时间为2.5-3.5h。

根据本发明，优选地，所述固体粉末与DMF的均匀混合在超声条件下进行；所述固体粉末与DMF的比为1：(8-12)g/L。