[发明专利]一种光敏剂活化的微孔碘化铅光电材料及其制备方法

说明书

本发明关于光敏剂活化的微孔碘化铅光电材料及其制备方法，属于材料制备技术领域，光敏剂为[Co(2.2‑bipy)₃]配合物，微孔框架为[Pb₈I₂₁]，采用溶剂热合成方法制备。本发明采用具有对称结构与丰富氢键的过渡金属配合物阳离子作为模板剂，合成了一种新型的碘化铅微孔材料，这是该领域第一个由过渡金属配合物导向的微孔结构；过渡金属配合物具有优异的光敏化效果，本发明第一次把过渡金属配合物光敏剂引入到碘化铅体系中，构筑了具有可见光响应的微孔碘化铅光电材料，为新型太阳能电池的开发提供了一种新的设计思路。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种光敏剂活化的微孔碘化铅光电材料及其制备方法。

背景技术

多孔材料是具有规则孔道结构的固体化合物，包括硅酸盐、磷酸盐、硅铝酸盐、金属有机骨架材料等。多孔材料由于具有比较规则的孔道结构和较大的比表面积，在石油化工、催化裂解、环境保护、吸附分离、离子交换、气体储存等领域获得了非常广泛的应用价值，成为石油化工等领域最重要的催化材料之一。因此，多孔催化材料的新型结构构筑、孔结构调控、组成研究、性能优化的研究一直是材料化学和催化领域重要的研究内容。一般来说，多孔材料主要按孔径大小进行分类，主要包括微孔材料(孔径小于2nm)，介孔材料(孔径介于2～50nm)和多孔材料(孔径大于50nm)三大类。

目前研究的多孔材料主要集中在有机模板剂导向的氧化物分子筛体系中，但由于氧化物是绝缘体，在光电领域存在着无法跨越的局限性，因而极大的限制了氧基微孔材料的应用范围。与氧基微孔材料相比，以卤素离子碘取代O^2-的碘化铅微孔材料的研究起步较晚。碘元素与氧原子相比，电负性较小，使得大多数微孔碘化铅分子中铅–碘之间的化学键有很大程度的共价性，从而导致微孔碘化铅的结构和性质大大不同于离子键构筑的氧化物。微孔碘化铅相对于氧化物有较低的带隙，因而金属卤化物微孔材料能将微孔性与半导体光电性能完美结合，既具有传统氧基分子筛的催化、离子交换、吸附分离等性质，又具有金属卤化物半导体、光致发光、非线性光学、光电导体、光催化等方面的性能，在离子交换、分离吸附、快离子导体、燃料电池、电化学传感器和可见光催化活性等很多方面的应用价值。

目前研究较多的杂化碘化铅材料大部分属于低维结构，而具有三维结构的微孔碘化铅化合物相对较少，并且主要以钙钛矿结构为主。

发明内容

针对氧化物微孔材料带隙较大，没有光电性能的技术难关，本发明提供了一种光敏剂活化的微孔碘化铅光电材料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明光敏剂活化的微孔碘化铅光电材料，光敏剂为[Co(2.2-bipy)3]配合物阳离子，微孔框架为[Pb₈I₂₁]，该化合物属于单斜晶系，空间群为P2₁/c，晶胞参数为β＝117.5470(10)°，Z＝2，晶胞体积为

本发明所述的光敏剂活化的微孔碘化铅光电材料的制备方法，包括以下步骤：

i)将Co(AC)₂·4H₂O、2,2-联吡啶、PbI₂和KI，按照摩尔比为1:3～3.5:4～5:4～5的比例加入到0.5～1mL HI、1～2mL H₂O与3～4mL N，N-二甲基甲酰胺的混合溶液中，再将混合物装入反应釜中密封；

ii)将反应釜放入干燥箱中，在140～160℃恒温反应6～8天，反应结束后在空气中自然冷却到室温；

iii)打开反应釜，将混合物进行抽滤得到红色的块状晶体材料，用乙醇清洗后真空干燥，得到目标产物。

本发明所提供的碘化铅微孔材料具有很好的热稳定性，可以稳定到400℃以上。