[发明专利]点击化学法制备聚噻吩-碳纳米管复合光敏薄膜材料的方法

摘要

本发明属有机/无机纳米复合材料技术领域，具体涉及一种点击化学法制备聚噻吩-碳纳米管复合光敏薄膜材料的方法，该复合光敏薄膜材料是由聚噻吩和碳纳米管组成，它具有较高的光敏性、相容性和热稳定性，并具有优良的溶解性能、成膜性能和光电性能，该聚噻吩-碳纳米管复合光敏薄膜材料的分散均匀性和贮存稳定性都要远远好于传统的物理共混法。本发明的制备方法具有工艺简便、涂膜质量高、投入产出比高、成本低廉和应用前景广泛等优点，利用本发明制备的产品是新一代绿色环保高性能化工产品，可用于导电材料、太阳能电池材料、光电导材料和光电转换材料等领域。

主权项

一种点击化学法制备聚噻吩‑碳纳米管复合光敏薄膜材料的方法，其特征在于具体步骤为：    (1) 将100‑1000 mg多壁碳纳米管加入150 ml浓硫酸和浓硝酸按体积比为3:1组成的混合强酸溶液中，超声振荡处理3‑12小时，倒入去离子水中，并静置6‑36小时，过滤和水洗至中性，30‑80℃真空干燥2‑12小时后获得一种带羧基的碳纳米管；     (2) 在氮气保护下，将80‑800mg上述带羧酸的碳纳米管置于过量的二氯亚砜中回流12‑72小时，反应完毕，减压蒸馏除去过量的二氯亚砜，30‑80℃真空干燥2‑12小时后得到酰氯化的碳纳米管；    (3) 将15‑100 mg上述酰氯化的碳纳米管分散在10‑50ml的N‑甲基吡咯烷酮中，超声10‑30分钟，再加入0.95‑6.3g的4‑（3‑甲基硅烷乙炔基）苯胺和0.67‑4.5ml的亚硝酸异戊酯，在70℃氮气保护条件下，连续反应24‑48小时，冷却到室温以后倒入50‑200ml的乙醇中沉淀，离心过滤，并用四氢呋喃、二氯甲烷洗涤，30‑80 ℃真空干燥6‑24小时，再将上述碳纳米管分散在10‑50ml的N‑甲基吡咯烷酮中，加入1‑5ml的2mol/L的四丁基氟化铵的四氢呋喃溶液，继续常温搅拌2小时，再将溶液倒入50‑200ml的乙醇中沉淀、离心，用四氢呋喃、二氯甲烷洗涤，30‑80 ℃真空干燥6‑36小时后得到炔基改性的碳纳米管；    (4) 将1.6‑16g的噻吩加入到装有10‑100ml新蒸的四氢呋喃的干燥的三口瓶中，再注射加入2.5‑25ml的2mol/L的格式试剂，氮气保护下回流2小时，冷却到22‑25℃以后，加入0.05‑0.5g的1,3‑双（二苯基磷）丙烷氯化镍，反应5‑30分钟，继续加入1‑10ml的1mol/L的格式试剂，继续反应2‑5分钟后将反应液倒入甲醇中沉淀，离心，50℃真空干燥，再分别用甲醇、正己烷、氯仿进行索氏提取除去催化剂杂质，30‑80℃真空干燥6‑36小时后获得规整的聚噻吩；    (5) 将5‑50mg上述炔基化的碳纳米管溶解在5‑50ml的N‑甲基吡咯烷酮中，称取25‑250mg的聚噻吩溶解在12‑120ml的四氢呋喃中，将上述两种溶液混合在一起，再加入2‑20mg的碘化亚铜和40‑400mg的1,8‑二氮杂二环[5.4.0]十一碳‑7‑烯，在40‑90℃氮气保护下搅拌反应48‑72小时，冷却到室温后，倒入50‑500ml乙醇中沉淀，离心，并用四氢呋喃、二氯甲烷多次洗涤，30‑80℃真空干燥6‑36小时后获得一种聚噻吩‑碳纳米管复合光敏薄膜材料；    (6) 将5‑50mg上述制备聚噻吩‑碳纳米管复合光敏薄膜材料分散在氯仿中，复合材料的浓度为1‑10mg/ml，在超声池中室温超声0.5‑8小时，得到一种聚噻吩‑碳纳米管复合光敏薄膜材料溶液；    (7)将上述聚噻吩‑碳纳米管复合光敏薄膜材料溶液涂覆在导电基质上，其旋涂速度为1000‑2000rpm/s，烘干温度为35‑120℃，烘干时间为0.5‑6小时，干燥后的聚噻吩‑碳纳米管复合光敏涂层厚度为10‑50μm。