CN102593360A - 偶氮苯π-π堆叠石墨烯光响应性材料及制备 - Google Patents

偶氮苯π-π堆叠石墨烯光响应性材料及制备 Download PDF

Info

Publication number
CN102593360A
CN102593360A CN2011104315011A CN201110431501A CN102593360A CN 102593360 A CN102593360 A CN 102593360A CN 2011104315011 A CN2011104315011 A CN 2011104315011A CN 201110431501 A CN201110431501 A CN 201110431501A CN 102593360 A CN102593360 A CN 102593360A
Authority
CN
China
Prior art keywords
azobenzene
graphene
indium oxide
phi
piles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011104315011A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102593360B (zh
Inventor
封伟
纪伟
冯奕钰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin University
Original Assignee
Tianjin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin University filed Critical Tianjin University
Priority to CN201110431501.1A priority Critical patent/CN102593360B/zh
Publication of CN102593360A publication Critical patent/CN102593360A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102593360B publication Critical patent/CN102593360B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种偶氮苯π-π堆叠石墨烯光响应性材料及制备。该光相应材料由石墨烯与偶氮苯5，9，14，18，23，27，32，36-八丁氧基-2，3-萘酞菁铜堆叠而成。其制备过程包括：将配制好的氧化石墨烯溶液喷涂到氧化铟锡玻璃上，在温度120℃下对其进行热处理，再用质量分数为80％的肼溶液将其还原；将涂有还原石墨烯的氧化铟锡玻璃浸入均匀分散的偶氮苯与氯仿的混合溶液中反应，制得一种光响应性材料。本发明制得的偶氮苯π-π堆叠石墨烯光响应性材料具有光、电性能易调控，光电转换速率快且明显，制作工艺简单等优点。

Description

偶氮苯π-π堆叠石墨烯光响应性材料及制备
技术领域
本发明涉及一种偶氮苯π-π堆叠石墨烯光响应性材料及其制备方法，属于光、电及换能材料技术领域。
背景技术
大π键结构的近红外吸收材料越来越受到人们的关注，主要是它们在光学、太阳能电池以及生物影像等领域有着潜在的优势。偶氮衍生物便是其中较为突出的一种，所谓的偶氮类衍生物是指分子结构中含有偶氮基团(-N＝N-)的化合物，当偶氮基团两端各连有一个苯环时即构成偶氮苯分子。
偶氮苯衍生物一般在400-450nm区域有较强的吸收峰，一般称之为Soret带；而在500-700nm区域也会有较弱的吸收峰，称之为Q带。为了实现近红外吸收峰，我们需要加强其Q带的吸收，将偶氮苯衍生物与一些具有大π键的物质结合到一起变成为了许多科学家努力的方向。
石墨烯是由单原子厚度的碳原子紧密堆积而成的二维蜂巢状晶体，自问世以来，便由于其优异的电学、热力学和机械性能而备受关注(1.K.S.Novoselov，A.K.Geim，S.V.Morozov，et al.，Science科学，2004，306卷，666；2.A.K.Geim，K.S.Novoselov，Nature Materials自然材料，2007，6卷，183；J.C.Meyer，A.K.Geim，M.I.Katsnelson，et al.，Nature自然，2007，446卷，6.)。石墨烯是一种半金属或零带隙的二维材料，其载流子迁移率高达200000cm2/(V·s)，迁移率几乎与温度无关，拉伸模量可达1100GPa，导热率5000W/(m·K)。目前石墨烯的制备方法主要有机械剥离法(K.S.Novoselov，A.K.Geim，S.V.Morozov，et al.，Science科学，2004，306卷，666.)，氧化石墨(Hummers，W.S.；Offeman，R.E，J.Am.Chem.Soc.美国化学会志，1958，80卷，1339.)-化学还原法(Shin，H.J.；Kim，K.K.；Benayad，A.，et al.，Funct.Mater.功能材料，2009，19卷，1987.)，化学气相沉积法(Obraztsov，A.N.Nat，Nanotechnol.纳米科技，2009，4卷，212)。在这些方法中，化学氧化还原法制备的石墨烯为独立的单层石墨烯片，产量高，应用最为广泛。
目前尚未见到涉及偶氮苯π-π堆叠石墨烯材料的制备、光控及其光、电等性能方面的报道和专利。
发明内容
本发明的目的在于提供一种偶氮苯π-π堆叠石墨烯光响应材料及其制备方法，该材料具有光、电性能易调控，光电转换速率快，制备工艺简单等优点。
本发明是通过下述技术方案加以实现的，一种偶氮苯π-π堆叠石墨烯的光响应性材料，其特征在于，该材料由石墨烯与偶氮苯5，9，14，18，23，27，32，36-八丁氧基-2，3-萘酞菁铜堆叠而成，生成的偶氮苯π-π堆叠石墨烯光响应材料为深蓝色固体，在700nm处有明显的吸收峰。
上述的偶氮苯π-π堆叠石墨烯光响应性材料的制备方法，其特征在于包括以下过程：
1).配制0.1-0.2mg/mL的氧化石墨烯水溶液，取面积2×1cm的氧化铟锡(ITO)玻璃，在温度60-70℃下将溶液均匀喷涂在氧化铟锡(ITO)玻璃上，每片玻璃喷涂2-4mL氧化石墨烯水溶液，在温度120-180℃下热处理30-60分钟；
2).取步骤1)所得的附有氧化石墨烯的氧化铟锡(ITO)玻璃放入体积比为1∶1-4的无水乙醇和去离子水的混合液中，在温度50-70℃的条件下，按每片氧化铟锡(ITO)玻璃加入4-12μL质量分数为80％的水合肼溶液，反应5-7小时，反应结束后，取出样品真空烘干；
3).将偶氮苯5，9，14，18，23，27，32，36-八丁氧基-2，3-萘酞菁铜均匀分散到丙酮中，配制成偶氮苯的浓度为0.5-2mg/mL的丙酮溶液，将步骤2)所得的附有还原石墨烯的氧化铟锡(ITO)玻璃浸入所制得的偶氮苯的丙酮溶液中，30-70分钟后取出并真空烘干，得到偶氮苯π-π堆叠石墨烯的光响应性材料。
本发明可通过改变偶氮苯衍生物的种类和石墨烯的还原程度进行调控光、电性能，具有光、电性能易调控，光电转换速率快，制作工艺简单等优点，有望用于制备具有快速光响应性能的光电转换器件。
附图说明：
图1为偶氮苯5，9，14，18，23，27，32，36-八丁氧基-2，3-萘酞菁铜与还原石墨烯π-π堆叠后的紫外光谱图。
图中：位于700nm的吸收峰为偶氮苯与还原石墨烯π-π堆叠后形成的新吸收峰，它证实了偶氮苯确实连接到了石墨烯上。
图2为ITO上还原石墨烯的紫外吸收图。
图中：位于300nm的吸收峰为还原石墨烯的典型吸收峰，其在500nm后没有明显的吸收峰。
具体实施方式
下面给出本发明的5个实施例，是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。
实施例1：
首先配制0.2mg/mL的氧化石墨烯水溶液，取5片面积2×1cm的氧化铟锡(ITO)玻璃，在温度60℃下将溶液均匀喷涂在氧化铟锡(ITO)玻璃上，每片玻璃喷涂2ml氧化石墨烯水溶液，在温度120℃下热处理30分钟。取所得的附有氧化石墨烯的氧化铟锡(ITO)玻璃放入15mL无水乙醇和15mL去离子水的混合液中，在温度50℃的条件下，加入50μL质量分数为80％的水合肼溶液，反应5小时。反应结束后，取出样品真空烘干。称取3.57mg偶氮苯5，9，14，18，23，27，32，36-八丁氧基-2，3-萘酞菁铜放入5ml丙酮中超生分散均匀，将所得的附有还原石墨烯的氧化铟锡(ITO)玻璃浸入所制得的含有偶氮苯的丙酮溶液中，30分钟后取出并真空烘干，就得到偶氮苯π-π堆叠石墨烯光响应性材料。
将所制光相应材料作为工作电极，同时以铂片为对电极，银丝作为参比电极构筑三电极体系，在0.1M的KCl溶液中此偶氮苯π-π堆叠石墨烯光响应性材料在白光光照射下具有明显的光电流响应，开关比为4。
实施例2：
首先配制0.2mg/mL的氧化石墨烯水溶液，取5片面积2×1cm的氧化铟锡(ITO)玻璃，在温度60℃下将溶液均匀喷涂在氧化铟锡(ITO)玻璃上，每片玻璃喷涂2ml氧化石墨烯水溶液，在温度120℃下热处理30分钟。取所得的附有氧化石墨烯的氧化铟锡(ITO)玻璃放入15mL无水乙醇和15mL去离子水的混合液中，在温度50℃的条件下，加入50μL质量分数为80％的水合肼溶液，反应5小时。反应结束后，取出样品真空烘干。称取3.57mg偶氮苯放入5ml丙酮中超生分散均匀，将所得的样品浸入所制得的混合液中，40分钟后取出并真空烘干，就可以得到一种光响应性材料。
将所制材料作为工作电极，同时以铂片为对电极，银丝作为参比电极构筑三电极体系，在0.1M的KCl溶液中此偶氮苯衍生物接枝石墨烯材料在白光光照射下具有明显的光电流响应，开关比5.5。
实施例3：
首先配制0.2mg/mL的氧化石墨烯水溶液，取5片面积2×1cm的氧化铟锡(ITO)玻璃，在温度60℃下将溶液均匀喷涂在氧化铟锡(ITO)玻璃上，每片玻璃喷涂2ml氧化石墨烯水溶液，在温度120℃下热处理30分钟。取所得的附有氧化石墨烯的氧化铟锡(ITO)玻璃放入15mL无水乙醇和15mL去离子水的混合液中，在温度50℃的条件下，加入50μL质量分数为80％的水合肼溶液，反应5小时。反应结束后，取出样品真空烘干。称取3.57mg偶氮苯放入5ml丙酮中超生分散均匀，将所得的样品浸入所制得的混合液中，50分钟后取出并真空烘干，就可以得到一种光响应性材料。
将所制材料作为工作电极，同时以铂片为对电极，银丝作为参比电极构筑三电极体系，在0.1M的KCl溶液中此偶氮苯衍生物接枝石墨烯材料在白光光照射下具有明显的光电流响应，开关比7。
实施例4：
首先配制0.2mg/mL的氧化石墨烯水溶液，取5片面积2×1cm的氧化铟锡(ITO)玻璃，在温度60℃下将溶液均匀喷涂在氧化铟锡(ITO)玻璃上，每片玻璃喷涂2ml氧化石墨烯水溶液，在温度120℃下热处理30分钟。取所得的附有氧化石墨烯的氧化铟锡(ITO)玻璃放入15mL无水乙醇和15mL去离子水的混合液中，在温度50℃的条件下，加入50μL质量分数为80％的水合肼溶液，反应5小时。反应结束后，取出样品真空烘干。称取3.57mg偶氮苯放入5ml丙酮中超生分散均匀，将所得的样品浸入所制得的混合液中，60分钟后取出并真空烘干，就可以得到一种光响应性材料。
将所制材料作为工作电极，同时以铂片为对电极，银丝作为参比电极构筑三电极体系，在0.1M的KCl溶液中此偶氮苯衍生物接枝石墨烯材料在白光光照射下具有明显的光电流响应，开关比8。
实施例5：
首先配制0.2mg/mL的氧化石墨烯水溶液，取5片面积2×1cm的氧化铟锡(ITO)玻璃，在温度60℃下将溶液均匀喷涂在氧化铟锡(ITO)玻璃上，每片玻璃喷涂2ml氧化石墨烯水溶液，在温度120℃下热处理30分钟。取所得的附有氧化石墨烯的氧化铟锡(ITO)玻璃放入15mL无水乙醇和15mL去离子水的混合液中，在温度50℃的条件下，加入50μL质量分数为80％的水合肼溶液，反应5小时。反应结束后，取出样品真空烘干。称取3.57mg偶氮苯放入5ml丙酮中超生分散均匀，将所得的样品浸入所制得的混合液中，70分钟后取出并真空烘干，就可以得到一种光响应性材料。
将所制材料作为工作电极，同时以铂片为对电极，银丝作为参比电极构筑三电极体系，在0.1M的KCl溶液中此偶氮苯衍生物接枝石墨烯材料在白光光照射下具有明显的光电流响应，开关比8。

Claims (2)

1.一种偶氮苯π-π堆叠石墨烯的光响应性材料，其特征在于，该材料由石墨烯与偶氮苯5，9，14，18，23，27，32，36-八丁氧基-2，3-萘酞菁铜堆叠而成，生成的偶氮苯π-π堆叠石墨烯光响应材料为深蓝色固体，在700nm处有明显的吸收峰。
2.一种制备权利要求1所述的偶氮苯π-π堆叠石墨烯光响应性材料的方法，其特征在于包括以下过程：
1)配制0.1-0.2mg/mL的氧化石墨烯水溶液，取面积2×1cm的氧化铟锡玻璃，在温度60-70℃下将溶液均匀喷涂在氧化铟锡玻璃上，每片玻璃喷涂2-4mL氧化石墨烯水溶液，在温度120-180℃下热处理30-60分钟；
2)取步骤1)所得的附有氧化石墨烯的氧化铟锡玻璃放入体积比为1∶1-4的无水乙醇和去离子水的混合液中，在温度50-70℃的条件下，按每片氧化铟锡玻璃加入4-12μL质量分数为80％的水合肼溶液，反应5-7小时，反应结束后，取出样品真空烘干；
3)将偶氮苯5，9，14，18，23，27，32，36-八丁氧基-2，3-萘酞菁铜均匀分散到丙酮中，配制成偶氮苯的浓度为0.5-2mg/mL的丙酮溶液，将步骤2)所得的附有还原石墨烯的氧化铟锡玻璃浸入所制得的偶氮苯的丙酮溶液中，30-70分钟后取出并真空烘干，得到偶氮苯π-π堆叠石墨烯的光响应性材料。
CN201110431501.1A 2011-12-21 2011-12-21 偶氮苯π-π堆叠石墨烯光响应性材料及制备 Active CN102593360B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110431501.1A CN102593360B (zh) 2011-12-21 2011-12-21 偶氮苯π-π堆叠石墨烯光响应性材料及制备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110431501.1A CN102593360B (zh) 2011-12-21 2011-12-21 偶氮苯π-π堆叠石墨烯光响应性材料及制备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102593360A true CN102593360A (zh) 2012-07-18
CN102593360B CN102593360B (zh) 2014-09-17

Family

ID=46481741

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110431501.1A Active CN102593360B (zh) 2011-12-21 2011-12-21 偶氮苯π-π堆叠石墨烯光响应性材料及制备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102593360B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106047307A (zh) * 2016-05-24 2016-10-26 天津大学 一种三枝偶氮苯/石墨烯复合储能材料及制备方法
WO2019119459A1 (zh) * 2017-12-23 2019-06-27 深圳大学 一种基于二氨基偶氮呋咱的氮掺杂石墨烯材料的制备方法
CN114197085A (zh) * 2021-12-17 2022-03-18 南通强生石墨烯科技有限公司 一种石墨烯变色纤维及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1687192A (zh) * 2005-04-20 2005-10-26 天津大学 光响应性偶氮苯接枝碳纳米管材料的制备方法
CN101844760A (zh) * 2010-04-29 2010-09-29 中国科学院化学研究所 一种还原氧化石墨烯的制备方法与应用
CN101870467A (zh) * 2010-06-02 2010-10-27 天津大学 光响应性偶氮苯接枝石墨烯材料及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1687192A (zh) * 2005-04-20 2005-10-26 天津大学 光响应性偶氮苯接枝碳纳米管材料的制备方法
CN101844760A (zh) * 2010-04-29 2010-09-29 中国科学院化学研究所 一种还原氧化石墨烯的制备方法与应用
CN101870467A (zh) * 2010-06-02 2010-10-27 天津大学 光响应性偶氮苯接枝石墨烯材料及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
NAMPHUNG PEIMYOO等: ""Thickness-dependent azobenzene doping in mono- and few-layer graphene"", 《CARBON》 *
高山 等: ""八丁氧基- 2, 3- 萘酞菁铜的合成与UV光谱研究"", 《光散射学报》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106047307A (zh) * 2016-05-24 2016-10-26 天津大学 一种三枝偶氮苯/石墨烯复合储能材料及制备方法
CN106047307B (zh) * 2016-05-24 2019-03-22 天津大学 一种三枝偶氮苯/石墨烯复合储能材料及制备方法
WO2019119459A1 (zh) * 2017-12-23 2019-06-27 深圳大学 一种基于二氨基偶氮呋咱的氮掺杂石墨烯材料的制备方法
CN114197085A (zh) * 2021-12-17 2022-03-18 南通强生石墨烯科技有限公司 一种石墨烯变色纤维及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102593360B (zh) 2014-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Guan et al. Carbon materials for solar water evaporation and desalination
Ono et al. Perovskite Solar Cells Towards Commercialization
CN106629694B (zh) 一种多元素掺杂的三维多孔石墨烯气凝胶的制备方法
CN105742394B (zh) 一种基于黑磷/石墨烯异质结构的紫外探测器及其制备方法
He et al. Methanofullerenes, C60 (CH2) n (n= 1, 2, 3), as building blocks for high-performance acceptors used in organic solar cells
Ramanathan et al. Low-temperature fabrication of alkali metal–organic charge transfer complexes on cotton textile for optoelectronics and gas sensing
Raifuku et al. Characteristics of perovskite solar cells under low-illuminance conditions
CN102543270B (zh) 基于石墨烯的复合膜及其制备方法、导电电极及其制备方法
Chang et al. Photoelectrode thin film of dye-sensitized solar cell fabricated by anodizing method and spin coating and electrochemical impedance properties of DSSC
WO2010076791A3 (en) Luminescent solar concentrator
Prima et al. Improving photochemical properties of Ipomea pescaprae, Imperata cylindrica (L.) Beauv, and Paspalum conjugatum Berg as photosensitizers for dye sensitized solar cells
CN102593360B (zh) 偶氮苯π-π堆叠石墨烯光响应性材料及制备
Wang et al. Functionalized biomass-derived composites for solar vapor generation
Diau Next-generation solar cells and conversion of solar energy
Molamohammadi et al. Photosystem I application in biohybrid polymer solar cells
Tian et al. Printable free-standing hybrid graphene/dry-spun carbon nanotube films as multifunctional electrodes for highly stable perovskite solar cells
CN104893246B (zh) 一种石墨烯基超支化苝酰亚胺/环氧复合材料的制备方法
Yu et al. All-weather freshwater and electricity simultaneous generation by coupled solar energy and convection
Wu et al. High-efficiency photo-thermo-electric system with waste heat utilization and energy storage
CN103310988B (zh) 石墨烯/单壁碳纳米管复合薄膜为对电极高效的染料敏化太阳能电池的制备方法
Zhao et al. AIEgens in solar energy utilization: Advances and opportunities
Wang et al. High-performance triboelectric nanogenerator via photon-generated carriers for green low-carbon system
De Sousa et al. Oligocarbazole-based chromophores for efficient thin-film dye-sensitized solar cells.
Shirzadi et al. High-Work-Function 2D Perovskites as Passivation Agents in Perovskite Solar Cells
CN107359249A (zh) 一种一步法喷涂制备钙钛矿太阳能电池的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant