[发明专利]一种基于硫化镉对含有冠醚的酞菁分子半导体材料的无机掺杂修饰方法

说明书

一种基于硫化镉对含有冠醚的酞菁分子半导体材料的无机掺杂修饰方法。其特征在于将含有冠醚的酞菁分子2,3‑二辛烷氧基‑9,10,16,17,23,24‑三15冠5酞菁H₂{Pc(15C5)₃[(OC₈H₁₇)₂]}(Pc‑1)和2,3‑15冠5‑9,10,16,17,23,24‑六辛烷氧基酞菁H₂{Pc(15C5)[(OC₈H₁₇)₆]}(Pc‑2)在氯化镉液面上铺展，并在硫化氢熏蒸后，利用水平提拉法(LS)将其取出并制成酞菁分子半导体材料。该方法可以显著提高含冠醚的酞菁分子半导体材料对于二氧化氮气体响应的最低检测限以及响应的灵敏度，对于二氧化氮的环境监测有着极高的实用价值。

技术领域

本发明涉及酞菁分子半导体材料气敏性质的开发与利用研究领域，具体涉及一种基于硫化镉对含有冠醚的酞菁分子半导体材料的无机掺杂修饰方法，其特征在于将含有冠醚的酞菁分子2,3-二辛烷氧基-9,10,16,17,23,24-三15冠5酞菁H₂{Pc(15C5)₃[(OC₈H₁₇)₂]}(Pc-1)和2,3-15冠5-9,10,16,17,23,24-六辛烷氧基酞菁H₂{Pc(15C5)[(OC₈H₁₇)₆]}(Pc-2)在氯化镉液面上铺展，并在硫化氢熏蒸后，气液界面生成硫化镉。由于镉离子可以进入冠醚空腔，通过阴阳离子相互作用，提升含有冠醚的酞菁分子的排列规整度，增加整个分子的活性位点以及得失电子能力，从而提升含有冠醚的酞菁分子半导体材料的气敏性能。该方法可以显著提高含有冠醚的酞菁分子半导体材料对二氧化氮气体检测的检测限以及灵敏度，进而提升含有冠醚的酞菁分子半导体材料的气敏性质，对于二氧化氮的环境监测有着极高的实用价值。

背景技术

近年来，环境污染已严重扰乱和破坏了生态系统，而且有害气体直接影响到人类的健康生活水平，考虑采用新型的技术手段来检测迫在眉睫，而气体/电化学传感器凭借准确的化学探测特性成为高效快速监测技术中的热点研究，在生物医药和食品安全等领域引起了广泛的关注。传统的无机材料由于其操作温度高，呈刚性及功耗大等缺点限制了它在某些方面的实际应用，于是有机半导体材料作为电子传感领域有潜力的材料应运而生，其具有体积小、重量轻、选择性高、易加工、柔性便携的优点，且与之相关的商业化、个性化的健康监测气体/电化学传感器也正在迅速发展。

酞菁，是一种人工合成的具有18电子的大环共轭化合物，酞菁环骨架是4个吡咯环通过4个N原子桥连构成。酞菁在空气、酸碱中都具有很好的稳定性,并且由于其特有的大环π-π共轭结构，使得酞菁对接触的气体化学敏感性比较强，因此是很好的气敏材料。并且当酞菁化合物与气体进行接触时，主要的作用位点是酞菁的外围取代基及其中心金属。酞菁分子半导体材料能够吸附有害气体，从而与被检测气体之间的作用，通过得失电子改变半导体的导电特性来检测空气中的二氧化氮等污染性气体。但酞菁分子的电导率和电子迁移率与传统的无机材料有一定的差距，使得酞菁材料的检测限较高，灵敏度较低，难以用于实际生活的检测。

而硫化镉作为宽禁带半导体无机化合物，其因具有好的光学性质和半导体性质，而被广泛地应用于发光二极管、平面显示器的荧光材料。因此，硫化镉可以弥补酞菁分子在电导率和电子迁移率上的缺点，从而提升酞菁分子半导体材料的灵敏度和检测限。引入冠醚基团是由于其有空腔存在，因而可以掺杂进入尺寸合适的各类粒子，从而使得酞菁分子可以掺杂较多量的无机组分，放大硫化镉的作用。

发明内容