[发明专利]基于六巯基苯的带隙可调的MOFs电极及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于六巯基苯的带隙可调的MOFs电极及其制备方法。本发明采用清洗干净的硅片作为基底，先依次旋涂牺牲层LOR3A和光刻胶S1813，随后用激光光刻机刻蚀后显影液清洗方法在硅片上刻出预先设计好的电极图案；将六巯基苯溶液和金属盐溶液分别放到两个电动气泵喷枪中，用喷枪交替向带有电极图案的硅片上均匀喷洒上述两种溶液，直至在电极位置生长出连续均匀的MOFs。电极制备完成后去除电极外的光刻胶，即得到MOFs电极。本发明制备的MOFs电极其载流子迁移率为σ=0.001~0.1cm²V⁻¹s⁻¹。本发明能通过改变金属类型得到不同带隙的电极，可匹配不同类型的半导体材料。

技术领域

本发明属于功能簿膜技术领域，具体涉及一种基于六巯基苯（BHT）的带隙可调MOFs电极及其制备方法。

背景技术

金属有机框架（Metal Organic Frameworks，MOFs），也称配位聚合物，即一类由中心金属离子与有机配体通过配位键连接形成具有无限网络周期状结构的多孔晶体材料。该概念在1995年由Yaghi首次提出、。迄今为止，己报道了超过20000个具有不同成分、晶体结构和形态的MOFs材料。由于其具有可协调的晶体结构和功能，高的孔隙率和超大的比表面积，因此MOFs材料在储气分离与储存、催化、传感器、生物医学等领域中拥有巨大的发展潜力和应用前景。不同的中心金属离子与可协调的配体造就了金属有机骨架化合物独特的性质，使其具有多孔性、催化活性以及结构的多样性等特性。

导电MOFs通常是由与特定过渡金属中心配位的共轭配体组成，在d−π共轭杂化轨道上产生大量离域电子，从而在扩展的二维导电网络中输运。由于金属与配体配位得到的导电MOFs结构是不同的，往往其能级结构也会有差异，因此如果将不同结构的MOFs用作电极，可以得到不同带隙结构的电极。

发明内容

本发明目的在于提供一种新的带隙可调MOFs电极及其制备方法。

本发明通过改变金属类型得到不同带隙结构的MOFs，用它做电极可匹配不同类型的半导体材料。

本发明提供的带隙可调MOFs电极，是由六巯基苯（BHT）制备得到的，制备的具体步骤如下：

（1）采用硅片作为基底，将硅片切成所需大小和形状，在H₂SO₄和H₂O₂溶液中浸泡2小时以上（如2-3小时），以除去表面残留的杂质；

（2）将清洗好的硅片依次用匀胶机旋涂牺牲层LOR3A（旋涂好后需在热台上烘烤使其固化，如175℃烘烤5min）和光刻胶S1813（旋涂好后需在热台上烘烤使其固化，如115℃烘烤1min），放凉后用激光光刻机刻蚀预先设计好的电极图案，随后用显影液浸泡30s~1min，同时十字形晃动硅片进行显影，随后电极图案显现在硅片；

（3）配置5-20 mM六巯基苯的乙醇溶液和25-100 mM 金属盐的乙醇溶液，将两种溶液分别放到两个电动气泵喷枪中，将带有电极图案的硅片放到一定温度（如85-95℃）热台上，用喷枪交替向硅片电极图案上均匀喷洒上述两种溶液，直至在电极位置生长出连续均匀的MOFs，记为M-BHT，M为所述的金属。电极制备完成后用PG Remove将电极外的光刻胶去除，即得到MOFs电极。

在制备好的MOFs电极上旋涂一层半导体（如DPP-DTT），测其载流子迁移率σ =0.001 ~ 0.01cm²V⁻¹s⁻¹。

本发明中，所述金属优选Ni或Cu。

本发明提供了一种带隙可调MOFs电极的制备方法，通过改变金属的类型可以制备出不同带隙结构的MOFs电极。

附图说明

图1 M-BHT电极（M指Ni、Cu）的结构示意图。