高稳定性纳米Y-TiOPc的制备及其应用性能研究
2021-04-01韩明明张亚琴董晓菲刘红丽王世荣李祥高
刘 流,韩明明,张亚琴,董晓菲,刘红丽,王世荣,李祥高
(天津大学化工学院 天津市功能精细化学品技术工程中心,天津 300350)
1 前 言
Y型酞菁氧钛(Y-TiOPc)具有无毒、光热稳定性好、对600~900 nm波长的光吸收性强和载流子产生效率高等优点。作为红光和近红外光响应的材料,Y-TiOPc在激光有机光导(OPC)[1-3]、有机光电探测(OPD)[4, 5]、有机薄膜晶体管(OTFT)[6]、有机太阳能电池(OSC)[7]和有机发光二极管(OLED)[8]等领域具有重要的应用前景,是有机光电子材料领域的研究热点之一。
TiOPc晶体属于分子晶体[9],由于Ti==O基团垂直于酞菁环(Pc)环平面,具有较强的偶极矩[10, 11],使TiOPc形成不同于完全平面分子的堆积方式。同时,TiOPc晶体中相邻分子间的弱π—π相互作用导致同质多晶现象,使其表现出可变化的光物理和光化学性质。TiOPc晶体主要有α,β和Y 3种晶型,α-晶体为三斜晶系,β-晶体和Y-晶体均为单斜晶系[12]。Y-晶型的晶胞中TiOPc分子呈对角线堆积方式(图1),这种方式最有利于电荷从Pc环向Ti转移,使Y-晶型光量子产率可达90%以上[13]。相较于低光量子产率的α-晶型和β-晶型,Y-晶型稳定性较差,为了得到高光量子产率材料,研究稳定Y-TiOPc的制备方法成为关键问题。

图1 Y-TiOPc分子在晶胞中的堆积方式:(a)主视图,(b)俯视图Fig.1 Schematic diagrams of packing form of Y-TiOPc in a crystal cell: (a) front view, (b) top view
王远等[14]利用胶体-溶液介导相转变法,以浓硫酸溶解TiOPc,将得到的溶液滴加到低温甲醇溶液中析出沉淀,再用1,2-二氯乙烷(1,2-C2H4Cl2)将纳米TiOPc萃取出来,制备了平均粒径为3.4 nm的Y-TiOPc,以其制备的单层OPC器件显示出了较高的光敏性(E1/2=0.34 μJ/cm2);李小龙等[1, 4]以邻二氯苯(o-C6H4Cl2)/水形成的微乳液-相转移体系制备了平均粒径为2.3 nm的……
