CN103337591B - 一种有机无机杂化纳米材料及其制备方法与应用 - Google Patents

一种有机无机杂化纳米材料及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种有机无机杂化纳米材料及其制备方法与应用。所述纳米材料由给受体型有机化合物和n型无机半导体材料组成；所述给受体型有机化合物的分子式为如式Ⅰ或式Ⅱ所示；所述给受体型有机化合物与n型无机半导体材料的质量比为1：50～250。本发明的有机无机杂化纳米材料具有优异的光电性能，可以用于构筑光电器件。本发明提供的制备方法，简单易行，而且可以将给受体型有机半导体材料键合到n型无机半导体纳米材料的表面上，可以实现有效的分级电子转移，进而促进激子的有效解离和提高光电器件的转换效率，从而提供了一种性能优异的光电材料。本发明提供的有机无机杂化纳米材料的制备方法及其制备的有机无机杂化材料在光电器件方面具有广阔的应用前景。

Description

一种有机无机杂化纳米材料及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及一种有机无机杂化纳米材料及其制备方法与应用。
背景技术
基于有机染料或者聚合物的有机太阳能电池的能量转化效率最高可达到10%，作为全有机太阳能电池替代品的有机无机杂化纳米材料光电器件近年来受到越来越多的关注(Osuji C. O., et al., Adv. Mater. 2012, 24, 82-87)。这是因为有机无机杂化纳米材料既具有无机半导体材料比较高的电子迁移率和高的电子结合能又具有有机小分子或聚合物材料容易形成大面积器件，制备成本低，质量轻和分子结构可以调控的优点(YangP., et al., Nano Lett. 2009, 10, 334-340； Sudhagar P., et al., J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2,1984-1990)。然而现在已经报道的有机无机杂化纳米材料器件的性能并没有达到全有机光电器件的最高水平。我们认为在有机无机杂化纳米材料中，有机材料和无机材料的界面问题是制约器件性能的主要因素，因此通过对有机材料和无机材料的界面修饰来加强界面的激子解离和电荷转移，成为提高有机无机杂化纳米材料光电器件性能的主要问题之一(Vaynzof Y., et al., Phys. Rev. Lett., 2012, 108, 246605)。另一个制约有机无机杂化光电器件性能的因素是有机材料和无机材料的能级匹配问题。通过调控有机半导体材料和无机半导体材料的能级来提高电子和空穴两种载流子的分离效率是另一个急需解决的问题。
在目前所制备的有机光电器件中，给受体型（D-A）有机半导体材料已经表现出优异的性能。分子内的给体和受体之间可能发生光诱导的电子转移，并可以通过改变给体和受体的结构以及连接方式实现分子光谱和能级结构的有效调控，所以给受体型有机分子成为一类很有发展前景的有机光电材料(et al., J Am. Chem. Soc.,2001, 123, 3069-3080)。
发明内容
本发明的目的是提供一种有机无机杂化纳米材料及其制备方法与应用。
本发明所提供的有机无机杂化纳米材料，由给受体型有机化合物和n型无机半导体材料组成；
所述给受体型有机化合物的分子式为如式Ⅰ或式Ⅱ所示，
式Ⅱ，π指的是D基团与A基团之间以共轭键的方式连接；
式Ⅰ和式Ⅱ中，n为1～50之间的自然数，D表示给体基团，其选自下述式Ⅲ-1至式Ⅲ-22中任一种：
式Ⅲ-1至式Ⅲ-22中，R1为H、卤素、C1-C20的烷基、卤素取代的C1-C20的烷基、C1-C20的烷氧基、卤素取代的C1-C20的烷氧基、C1-C20的芳香基、含有取代基的C1-C20的芳香基、C1-C20的芳香稠环基或含有取代基的C1-C20的芳香稠环基，所述芳香基可为噻吩基；
所述含有取代基的C1-C20的芳香基和所述含有取代基的C1-C20的芳香稠环基中的取代基均选自卤素、C1-C20的烷基和C1-C20的烷氧基中的至少一种；
X1为O、S或Se；
Y1为C或Si；
m为1～10之间的自然数；
A表示受体基团，其选自下述式Ⅳ-1至式Ⅳ-10中任一种：
式Ⅳ-1至式Ⅳ-10中，R2为H、卤素、C1-C20的烷基、卤素取代基的C1-C20的烷基、C1-C20的烷氧基、卤素取代的C1-C20的烷氧基、C1-C20的芳香基、含有取代基的C1-C20的芳香基、C1-C20的芳香稠环基或含有取代基的C1-C20的芳香稠环基、-CN、-NO2、-F、-Cl、-C(O)H、-C(O)NH2或-S(O)2OH，所述芳香基可为噻吩基；
所述含有取代基的C1-C20的芳香基和所述含有取代基的C1-C20的芳香稠环基中的取代基均选自卤素、C1-C20的烷基和C1-C20的烷氧基中的至少一种；
X2为O、S或Se；
G选自下述式Ⅴ-1至式Ⅴ-4中任一种：
式Ⅴ-1至式Ⅴ-4中，p为0～20之间的整数；
所述n型无机半导体材料为ZnO、TiO2、ZnS、CdS、CdSe、CdTe、石墨烯或碳纳米管。
所述的有机无机杂化纳米材料中，所述给受体型有机化合物与所述n型无机半导体材料的质量比可为1：50～250，具体可为1：90～180、1：90、1：120或1：180。
所述的有机无机杂化纳米材料中，所述n型无机半导体材料可为纳米棒、纳米颗粒、纳米线、量子点或量子棒，具体可通过液相法或者气相法进行制备。
所述的有机无机杂化纳米材料中，m具体可为1、2，n具体可为1，p具体可为0。
本发明还进一步提供了所述有机无机杂化纳米材料的制备方法，包括如下步骤：
将所述n型无机半导体材料分散到所述给受体型有机化合物的溶液中，然后经超声即得所述有机无机杂化纳米材料；
即通过超声可以使所述给受体型有机化合物上的特殊官能团（G）与所述n型无机半导体材料通过自组装的方法进行键合，然后经离心分离即可。
所述的制备方法中，所述给受体型有机化合物的溶液的溶剂可为氯仿、二氯甲烷、四氢呋喃、吡啶、氯苯和正己烷中至少一种。
所述的制备方法中，所述给受体型有机化合物的溶液的质量-体积浓度可为0.001～5mg/mL，具体可为0.0028mg/mL、0.0042mg/mL或0.123mg/mL。
所述的制备方法中，所述超声的温度可为20～50°C，所述超声的时间可为10～60分钟。
经测试，本发明提供的有机无机杂化纳米材料具有优异的光电性能，可以用于构筑光电器件。
本发明提供的制备方法，简单易行，而且可以将给受体型有机半导体材料键合到n型无机半导体纳米材料的表面上，可以实现有效的分级电子转移，进而促进激子的有效解离和提高光电器件的转换效率，从而提供了一种性能优异的光电材料。本发明提供的有机无机杂化纳米材料的制备方法及其制备的有机无机杂化材料在光电器件方面具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例1中杂化之前和杂化之后ZnO纳米棒的透射电子显微镜（TEM）图。
图2为本发明实施例1中杂化之前和杂化之后样品的傅里叶变换红外光谱（FT-IR）图。
图3为本发明实施例1中杂化之前和杂化之后样品的紫外可见吸收光谱（UV-vis）图。
图4为本发明实施例1中杂化之前和杂化之后样品的荧光发射光谱图。
图5为本发明实施例1中杂化之前和杂化之后样品的时间分辨荧光光谱图。
图6为本发明实施例1中杂化之前和杂化之后的样品在紫外光照下的I-V曲线图。
图7为本发明实施例1中杂化之前和杂化之后的样品在可见光照下的I-V曲线图。
图8为本发明实施例2中的杂化之前和杂化之后ZnO纳米棒的透射电子显微镜（TEM）图。
图9为本发明实施例2中杂化之前和杂化之后样品的傅里叶变换红外光谱（FT-IR）图。
图10为本发明实施例2中杂化之前和杂化之后样品的紫外可见吸收光谱（UV-vis）图。
图11为本发明实施例2中杂化之前和杂化之后样品的荧光发射光谱图。
图12为本发明实施例2中杂化之前和杂化之后样品的时间分辨荧光光谱图。
图13为本发明实施例2中杂化之前和杂化之后的样品在紫外光照下的I-V曲线图。
图14为本发明实施例2中杂化之前和杂化之后的样品在可见光照下的I-V曲线图。
图15为本发明实施例3中杂化之前和杂化之后ZnO纳米棒的透射电子显微镜（TEM）图。
图16为本发明实施例3中杂化之前和杂化之后样品的傅里叶变换红外光谱（FT-IR）图。
图17为本发明实施例3中杂化之前和杂化之后样品的紫外可见吸收光谱（UV-vis）图。
图18为本发明实施例3中杂化之前和杂化之后样品的荧光发射光谱图。
图19为本发明实施例3中杂化之前和杂化之后样品的时间分辨荧光光谱图。
图20为本发明实施例3中杂化之前和杂化之后的样品在紫外光照下的I-V曲线图。
图21为本发明实施例3中杂化之前和杂化之后的样品在可见光照下的I-V曲线图。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1、有机无机杂化纳米材料及其光电性能测试
（1）制备含羧基的苝酰亚胺衍生物1T-PBI
反应方程式如下所示：
首先合成前驱体化合物式A-1：
0.50克1,7-二溴-3,4,9,10-苝四酸酐和0.30克氨基乙酸叔丁酯盐酸盐，溶于水，正丁醇和三乙胺的混合溶剂中，在85°C下搅拌反应48小时。反应完成后，通过减压蒸馏将溶剂去除，得到粗产物。将粗产物通过硅胶色谱柱分离纯化，洗脱剂为氯仿：甲醇=500：3，得到红色产物式A-1，产率为38%。
取44毫克所得A-1产物溶于无水甲苯中，通Ar气保护，再加入38.4毫克1-己基-4-三丁基锡基噻吩和催化量的Pd(PPh3)2Cl2，在90°C下反应24小时，溶液颜色变为紫色，停止反应。然后将有机相用水洗，最后将有机相用无水硫酸钠干燥。旋蒸除去二氯甲烷，固体用硅胶柱分离，用石油醚：乙酸乙酯=10：1做洗脱剂，将产物纯化，最后得到紫色产物，产率20%。将20毫克所得紫色产物溶于10毫升二氯甲烷和三氟乙酸混合溶剂中，在室温下搅拌1小时，得到脱除叔丁基的目标产物1T-PBI。
1H NMR1T-PBI(400MHz,DMSO):δ=10.10(s2H),8.25(s2H),8.08(d2H),7.95(d2H),7.78(d2H),7.40(d2H),4.74(d4H),0.9-2.1(m26H)。分子离子峰：838.2。
（2）无机纳米材料的合成
采用液相法制备ZnO纳米粒子，在250毫升单口瓶中，加入2.195克醋酸锌，溶于125毫升甲醇，在60°C下加热搅拌溶解，同时将1.6832克KOH溶于65毫升甲醇，将KOH的甲醇溶液滴加到醋酸锌的甲醇溶液中，搅拌反应2.2h停止反应，在60°C下旋蒸至大约剩余10毫升溶剂，通过控制反应时间来获得不同尺寸的棒状纳米粒子。
（3）有机无机杂化纳米材料的合成
将1毫克干燥的ZnO纳米棒分散到1T-PBI的CHCl3溶液（2.8mg/L）中，于25°C下超声反应30分钟来制备ZnO杂化纳米棒。将混合物离心，并用CHCl3洗涤，将得到的1T-PBI/ZnO杂化材料再分散到CHCl3中。
本实施例制备的1T-PBI/ZnO杂化材料中，1T-PBI与ZnO的质量比为1：180。
本实施例中，杂化之前和杂化之后ZnO纳米棒的透射电子显微镜（TEM）图如图1所示，分别为图1（a）和图1（b），可得知杂化之前ZnO具有较好的晶型，而杂化之后表面有一层有机分子并且边缘变得模糊；
本实施例中，杂化之前1T-PBI和杂化之后样品的傅里叶变换红外光谱（FT-IR）图如图2所示，可得知杂化之前有明显的羧酸伸缩振动峰，而杂化之后羧酸转换成了羧酸盐的形式；
本实施例中，杂化之前1T-PBI以及ZnO和杂化之后样品的紫外可见吸收光谱（UV-vis）图如图3所示，可得知杂化之后的样品同时出现了有机分子和ZnO的特征吸收峰；
本实施例中，杂化之前1T-PBI和杂化之后样品的荧光发射光谱图如图4所示，可得知杂化之后有机分子的荧光被有效淬灭；
本实施例中，杂化之前1T-PBI和杂化之后样品的时间分辨荧光光谱图如图5所示，可得知杂化之后出现了更短的占主要成分的荧光衰减组份，这说明在杂化体系中可能出现了电荷转移过程；
将本实施例得到的1T-PBI/ZnO杂化纳米材料滴涂到阵列化金属电极基底上，然后在真空干燥箱中干燥3小时，测其光电性能。
经测试，杂化之前ZnO和杂化之后的样品在紫外光照下的I-V曲线图和在可见光照下的I-V曲线图分别如图6和图7所示，由这2个图可得知，对于ZnO和杂化之后的材料对紫外光都有比较好的响应。ZnO对可见光是没有响应的，但是杂化之后的材料对可见光具有非常好的光响应特性。
实施例2、有机无机杂化纳米材料及其光电性能测试
（1）制备含羧基的苝酰亚胺衍生物2T-PBI
反应方程式如下所示：
首先合成1-己基-5-三丁基锡基-2,2-二噻吩：
将1.0克1-己基-2,2-二噻吩溶于THF中，然后逐滴加入3.54毫升正丁基锂，在Ar气氛中-78°C下搅拌0.5h。加入1.96毫升三丁基氯化锡，在室温下搅拌6h。将溶剂旋干后溶于正己烷，然后过滤，得到1-己基-5-三丁基锡基-2,2-二噻吩，产率70%。
将干燥的50毫升三颈圆底烧瓶用Ar气吹30分钟，除去空气，加入0.2克化合物A-1（如式Ⅱ所示），5毫克Pd(II)(PPh3)2Cl2，0.30克1-己基-5-三丁基锡基-2,2-二噻吩溶于无水甲苯中，在Ar气氛下维持90°C，反应48h。将反应冷却至室温，加入2克二水合氟化钾和水，搅拌2h。加入20毫升二氯甲烷，将混合物水洗。用无水硫酸钠将有机相干燥，旋蒸，用硅胶层析柱分离，淋洗剂为CHCl3：CH3OH=5：1（体积比），得到黑色固体产物，产率为30%。将纯化后得到的黑色固体产物，在二氯甲烷和三氟乙酸的混合溶剂中，将叔丁基保护基除去，得到产物2T-PBI。
1H NMR2T-PBI(400MHz,DMSO):δ=10.02(s2H),8.6(s2H),8.44(d2H),8.28(d2H),7.56(d2H),7.49(d2H),7.38(d2H),7.22(d2H),4.70(s4H),0.9-2.4(m26H)。分子离子峰：1003.2。
（2）无机纳米材料的合成
采用液相法制备ZnO纳米粒子，在250毫升单口瓶中，加入2.195克醋酸锌，溶于125毫升甲醇，在60°C下加热搅拌溶解，同时将1.6832克KOH溶于65毫升甲醇，将KOH的甲醇溶液滴加到醋酸锌的甲醇溶液中，搅拌反应2.2h停止反应，在60°C下旋蒸至大约剩余10毫升溶剂，通过控制反应时间来获得不同尺寸的棒状纳米粒子。
步骤3）有机无机杂化纳米材料的合成
将1毫克干燥的ZnO纳米棒分散到2T-PBI的CHCl3溶液（4.2mg/L）中，于25°C下超声反应30分钟，得到ZnO杂化纳米棒。将混合物离心，并用CHCl3洗涤，将得到的2T-PBI/ZnO杂化材料再分散到CHCl3中。
本实施例制备的2T-PBI/ZnO杂化材料中，2T-PBI与ZnO的质量比为1：120。
本实施例中，杂化之前和杂化之后ZnO纳米棒的透射电子显微镜（TEM）图如图8所示，分别为图8（a）和图8（b），可得知杂化之前ZnO具有较好的晶型，而杂化之后表面有一层有机分子并且边缘变得模糊；
本实施例中，杂化之前2T-PBI和杂化之后样品的傅里叶变换红外光谱（FT-IR）图如图9所示，可得知杂化之前有明显的羧酸伸缩振动峰，而杂化之后羧酸转换成了羧酸盐的形式；
本实施例中，杂化之前2T-PBI以及ZnO和杂化之后样品的紫外可见吸收光谱（UV-vis）图如图10所示，可得知杂化之后的样品同时出现了有机分子和ZnO的特征吸收峰；
本实施例中，杂化之前2T-PBI和杂化之后样品的荧光发射光谱图如图11所示，可得知杂化之后有机分子的荧光被有效淬灭；
本实施例中，杂化之前2T-PBI和杂化之后样品的时间分辨荧光光谱图如图12所示，可得知杂化之后出现了更短的占主要成分的荧光衰减组份，这说明在杂化体系中可能出现了电荷转移过程；
将本实施例得到的2T-PBI/ZnO杂化纳米材料滴涂到阵列化金属电极基底上，然后在真空干燥箱中干燥3小时，测其光电性能。
经测试，杂化之前ZnO和杂化之后的样品在紫外光照下的I-V曲线图和在可见光照下的I-V曲线图分别如图13和图14所示，由这2个图可得知，对于ZnO和杂化之后的材料对紫外光都有比较好的响应。ZnO对可见光是没有响应的，但是杂化之后的材料对可见光具有非常好的光响应特性。
实施例3、有机无机杂化纳米材料及其光电性能测试
（1）TTDPP的合成
反应方程式如下所示：
2-己基-5-三甲基锡噻吩的合成：
在氮气氛围下，将400毫克2-己基噻吩溶于重蒸干燥的THF中置于高压反应瓶中，之后冷却到-78°C，然后逐滴加入1毫升分散在正己烷中浓度为2.2mol/L的正丁基锂溶液，低温下搅拌1h后加入2.2毫升分散在正己烷中的浓度为1mol/L的氯化三甲基锡。室温搅拌2h。反应结束后将溶液稀释到食盐水中再用乙酸乙酯萃取，之后用无水硫酸镁干燥，直接进行下一步反应。
前驱体B-1的合成：
将13克腈基噻吩，4.87克丁二酸二甲酯及过量的叔丁醇钠，溶解在2-甲基-2-丁醇中，加入催化剂量的4-二甲氨基吡啶，将反应混合物在室温下搅拌过夜。将溶剂旋干，最后得到的固体用石油醚洗涤，得到红色固体产物B-1，产率70%。
在两口瓶中加入1.00克B-1，1.38克K2CO3，溶于DMF，加少量18-冠-6，Ar气氛下，加热到120°C，反应1h后，加入1.948克溴乙酸叔丁酯，20°C下反应20小时，水洗，萃取，用纯CH2Cl2过柱，产率30%左右，得到产物B-2。分子离子峰：528.14。
取1.0克产物B-2溶于无水DMF中，避光，搅拌，再加入355毫克NBS，将反应混合物在室温下搅拌24h，反应结束后，将反应混合物倒入甲醇中，得到红色沉淀，用CH2Cl2过柱，得到橙红色产物B-3，产率80%。分子离子峰：685.96。
取100毫克B-3溶于无水甲苯中，通Ar气，再加入124毫克2-己基-5-三甲基锡噻吩，催化剂量Pd(PPh3)4，升温至120°C后，反应24h。反应结束后，冷却至室温，将溶剂旋干，用CH2Cl2：石油醚=1：1过柱，得到蓝紫色产物B-4，产率75%。分子离子峰：861.2。
取20毫克产物B-4溶于CH2Cl2中，加入15毫升三氟乙酸，10分钟后利用色谱法跟踪反应进程，至原料点消失，将溶剂旋干，并用CH2Cl2反复洗涤几次，最后将得到的固体产物用正己烷和CH2Cl2重结晶，得到紫色终产物TTDPP。
1H NMR TTDPP(400MHz,CDCl3):10.9(s,2H),8.7(d,2H),7.3(d,2H),6.71(m,2H),6.60(d,2H),3.90(s,4H),2.55-0.98(m,26H)。分子离子峰：748.9。
（2）无机纳米材料的合成
采用液相法制备ZnO纳米粒子，在250毫升单口瓶中，加入2.195克醋酸锌，溶于125毫升甲醇，在60°C下加热搅拌溶解，同时将1.6832克KOH溶于65毫升甲醇，将KOH的甲醇溶液滴加到醋酸锌的甲醇溶液中，搅拌反应2.2h停止反应，在60°C下旋蒸至大约剩余10毫升溶剂，通过控制反应时间来获得不同尺寸的棒状纳米粒子。
（3）有机无机杂化纳米材料的制备
将2毫克干燥的ZnO纳米棒分散到TTDPP的THF溶液（12.3mg/L）中，于25°C下超声反应30分钟，制备得到ZnO杂化纳米棒。将混合物离心，并用THF洗涤，将得到的TTDPP/ZnO杂化材料再分散到THF中。
本实施例制备的TTDPP/ZnO杂化材料中，TTDPP与ZnO的质量比为1：90。
本实施例中，杂化之前和杂化之后ZnO纳米棒的透射电子显微镜（TEM）图如图15所示，分别为图15（a）和图15（b），可得知杂化之前ZnO具有较好的晶型，而杂化之后表面有一层有机分子并且边缘变得模糊；
本实施例中，杂化之前TTDPP和杂化之后样品的傅里叶变换红外光谱（FT-IR）图如图16所示，可得知杂化之前有明显的羧酸伸缩振动峰，而杂化之后羧酸转换成了羧酸盐的形式；
本实施例中，杂化之前TTDPP以及ZnO和杂化之后样品的紫外可见吸收光谱（UV-vis）图如图17所示，可得知杂化之后的样品同时出现了有机分子和ZnO的特征吸收峰；
本实施例中，杂化之前TTDPP和杂化之后样品的荧光发射光谱图如图18所示，可得知杂化之后有机分子的荧光被有效淬灭；
本实施例中，杂化之前TTDPP和杂化之后样品的时间分辨荧光光谱图如图19所示，可得知杂化之后出现了更短的占主要成分的荧光衰减组份，这说明在杂化体系中可能出现了电荷转移过程；
将本实施例得到的TTDPP/ZnO杂化纳米材料滴涂到阵列化金属电极基底上，然后在真空干燥箱中干燥3小时，测其光电性能。
经测试，杂化之前ZnO和杂化之后的样品在紫外光照下的I-V曲线图和在可见光照下的I-V曲线图分别如图20和图21所示，由这2个图可得知，对于ZnO和杂化之后的材料对紫外光都有比较好的响应。ZnO对可见光是没有响应的，但是杂化之后的材料对可见光具有非常好的光响应特性。

Claims (8)

1.一种有机无机杂化纳米材料，其特征在于：所述纳米材料由给受体型有机化合物和n型无机半导体材料组成；
所述给受体型有机化合物的分子式为如式Ⅰ或式Ⅱ所示，
式Ⅱ，π指的是D基团与A基团之间以共轭键的方式连接；
式Ⅰ和式Ⅱ中，D表示给体基团，其选自下述式Ⅲ-1至式Ⅲ-22中任一种：
式Ⅲ-1至式Ⅲ-22中，R1为H、卤素、C1-C20的烷基、卤素取代的C1-C20的烷基、C1-C20的烷氧基、卤素取代的C1-C20的烷氧基、C1-C20的芳香基、含有取代基的C1-C20的芳香基、C1-C20的芳香稠环基或含有取代基的C1-C20的芳香稠环基；
所述含有取代基的C1-C20的芳香基和所述含有取代基的C1-C20的芳香稠环基中的取代基均选自卤素、C1-C20的烷基和C1-C20的烷氧基中的至少一种；
X1为O、S或Se；
Y1为C或Si；
m为1～10之间的自然数；
A表示受体基团，其选自下述式Ⅳ-1至式Ⅳ-10中任一种：
式Ⅳ-1至式Ⅳ-10中，R2为H、卤素、C1-C20的烷基、卤素取代基的C1-C20的烷基、C1-C20的烷氧基、卤素取代的C1-C20的烷氧基、C1-C20的芳香基、含有取代基的C1-C20的芳香基、C1-C20的芳香稠环基或含有取代基的C1-C20的芳香稠环基、-CN、-NO2、-F、-Cl、-C(O)H、-C(O)NH2或-S(O)2OH；
所述含有取代基的C1-C20的芳香基和所述含有取代基的C1-C20的芳香稠环基中的取代基均选自卤素、C1-C20的烷基和C1-C20的烷氧基中的至少一种；
X2为O、S或Se；
G选自下述式Ⅴ-1至式Ⅴ-4中任一种：
式Ⅴ-1至式Ⅴ-4中，p为0～20之间的整数；
所述n型无机半导体材料为ZnO、TiO2、ZnS、CdS、CdSe、CdTe、石墨烯或碳纳米管。
2.根据权利要求1所述的有机无机杂化纳米材料，其特征在于：所述给受体型有机化合物与所述n型无机半导体材料的质量比为1：50～250。
3.根据权利要求1或2所述的有机无机杂化纳米材料，其特征在于：所述n型无机半导体材料为纳米棒、纳米颗粒、纳米线、量子点或量子棒。
4.权利要求1-3中任一项所述有机无机杂化纳米材料的制备方法，包括如下步骤：
将所述n型无机半导体材料分散到所述给受体型有机化合物的溶液中，然后经超声即得所述有机无机杂化纳米材料。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述给受体型有机化合物的溶液的溶剂为氯仿、二氯甲烷、四氢呋喃、吡啶、氯苯和正己烷中至少一种。
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于：所述给受体型有机化合物的溶液的质量-体积浓度为0.001～5mg/mL。
7.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于：所述超声的温度为20～50℃，所述超声的时间为10～60分钟。
8.权利要求1-3中任一项所述有机无机杂化纳米材料在构筑光电器件中的应用。
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