[发明专利]用于制造作为空穴传输材料的尖晶石型三元金属氧化物的方法

说明书

提供用于制备无表面活性剂的超小尖晶石三元金属氧化物纳米颗粒的方法。一种方法包括以特定的摩尔比将第一和第二金属盐溶解在去离子水中以形成包含两种不同金属离子的溶液，应用共沉淀方法并向所述溶液中添加碱性溶液以形成胶体悬浮液，其中胶体悬浮液的胶体是金属氢氧化物，调节碱性溶液的量和添加速率以形成金属氢氧化物沉淀的特定结构；洗涤并干燥所述金属氢氧化物以形成结构化的金属氢氧化物粉末，和将煅烧方法应用于结构化的金属氢氧化物粉末，以形成无表面活性剂的尖晶石型(ABsubgt;2/subgt;Osubgt;4/subgt;)三元金属氧化物，其中A和B分别各自包含金属元素。

发明领域

本发明的实施方案涉及用于使用三元金属氧化物作为空穴传输材料的方法。

发明背景

聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)通常用于制造常规薄膜光电器件如有机太阳能电池(OSC)中的空穴传输层(HTL)。然而，由于其酸性和吸湿性，PEDOT:PSS通常对器件稳定性有害。制备有效的HTL需要形成具有良好覆盖、小粗糙度和低串联电阻的薄膜。常规方法依靠表面活性剂制备小尺寸颗粒，但是这些方法需要后处理以去除表面活性剂以确保良好的导电性。因此，期望开发一种制备超小且无表面活性剂的纳米颗粒的方法。

发明简述

本发明的实施方案提供一种制备无配体且具有尺寸小于10nm的颗粒的尖晶石型(AB₂O₄)三元金属氧化物的空穴传输材料的方法，其中A和B分别代表各自的金属元素。该方法描述了通过以特定的摩尔比将金属盐溶解在去离子水中制备含有两种金属离子的溶液，并使用共沉淀技术以通过向含有两种金属离子的溶液中添加碱性溶液制备金属氢氧化物在去离子水中的胶体悬浮液。控制碱性溶液的量和添加速率有助于金属氢氧化物形成纳米板、具有褶皱的纳米板、纳米花或其混合的形状。洗涤并干燥金属氢氧化物后，获得结构化的金属氢氧化物粉末。结构化的金属氢氧化物含有离子和水分子，其组合产生超小尺寸的金属氢氧化物颗粒和金属氢氧化物颗粒的稳定分散。最后，通过煅烧结构化的金属氢氧化物粉末制备尖晶石型三元金属氧化物。

具体地，本发明提供以下技术方案：

方案1.一种制备无表面活性剂的尖晶石型(AB₂O₄)三元金属氧化物的方法，所述方法包括：

以特定的摩尔比将第一和第二金属盐溶解在去离子水中以形成包含两种不同金属离子的溶液；

应用共沉淀方法并向包含两种不同金属离子的溶液中添加碱性溶液以形成胶体悬浮液，

其中胶体悬浮液的胶体是金属氢氧化物；

调节碱性溶液的量和添加速率以形成金属氢氧化物沉淀的特定结构；

洗涤并干燥所述金属氢氧化物沉淀以形成结构化的金属氢氧化物粉末；和

将煅烧方法应用于结构化的金属氢氧化物粉末，以形成无表面活性剂的尖晶石型(AB₂O₄)三元金属氧化物，

其中A和B分别各自包含金属元素。

方案2.方案1所述的方法，其中悬浮液中的金属氢氧化物颗粒的直径小于10nm。

方案3.方案1-2中任一项所述的方法，其中所述无表面活性剂的尖晶石型(AB₂O₄)三元金属氧化物具有A:B:O的原子比为1:2:4的晶体结构。

方案4.方案1-3中任一项所述的方法，其中金属元素A是镍、锌、钴或铁；并且其中金属元素B是镓、铁、铬或钴。