新晶體結(jié)構(gòu)酞菁鈷（J-CoPc）納米線及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種新晶體結(jié)構(gòu)酞菁鈷納米線及其制備方法領(lǐng)域。提供了一種酞菁鈷納米線，具有J-酞菁鈷結(jié)構(gòu)，直徑為150nm以下。還提供了一種制備所述的酞菁鈷納米線的方法，包括下列步驟：a)引入酞菁鈷源料至管式爐中的加熱區(qū)域；b)在載氣存在下，加熱該酞菁鈷源料至最高600℃；c)通過(guò)該載氣，引導(dǎo)該升華的酞菁鈷離開(kāi)該加熱區(qū)域，至生長(zhǎng)區(qū)域；d)在該生長(zhǎng)區(qū)域，得到酞菁鈷納米線。本發(fā)明提出利用氣相沉積法，生長(zhǎng)得到的納米量級(jí)的酞菁鈷晶體，提升和改善了酞菁鈷的物理和化學(xué)性質(zhì)，如光譜吸收能力和載流子遷移率等，能更好地應(yīng)用于染料、光電導(dǎo)材料、液晶、電致變色、催化、太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域。
【專利說(shuō)明】新晶體結(jié)構(gòu)酞菁鈷（J-CoPc)納米線及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種新晶體結(jié)構(gòu)酞菁鈷納米線及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 酞菁鈷是一種有機(jī)功能材料，具有優(yōu)異的光電特性、光穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，廣泛應(yīng) 用于染料、光電導(dǎo)材料、液晶、電致變色、催化、太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域。
[0003] 酞菁鈷晶體隨著制備方法和制備條件的不同，會(huì)得到具有不同形貌特征、不同晶 體結(jié)構(gòu)的酞菁鈷晶體，從而表現(xiàn)出不同的物理和化學(xué)性質(zhì)。
[0004] 通常，制備酞菁鈷晶體的方法包括使用酞菁鈷作為原料的濃硫酸溶液重結(jié)晶法、 物理氣相沉積法、電化學(xué)沉積法和溶液梯度降溫法，此外還包括制備金屬酞菁的方法（CN 103827020A，CN 102070642A，CN 102484204A，CN 102272234A，CN 102206863A)。這些制備 方法得到了具有以下晶型的酞菁鈷晶體，包括a_CoPc、β-CoPc、π-CoPc以及α、β、ji 中兩種或兩種以上的混合晶型x-CoPc。在形貌上，酞菁鈷晶體主要表現(xiàn)為片狀、螺旋狀、針 狀、磚狀、棒狀。這些酞菁鈷晶體尺寸粗大，紫外可見(jiàn)光吸收范圍較窄從而限制其應(yīng)用。以 上制備方法存在生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，難以工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)等缺點(diǎn)。在納米尺度調(diào)控和生長(zhǎng)制備納 米量級(jí)的酞菁鈷晶體可進(jìn)一步提升和改善其物理和化學(xué)性質(zhì)。
[0005] 有機(jī)氣相沉積法起初主要應(yīng)用于0LED發(fā)光器件的薄膜制備，近年來(lái)，一些研究組 已經(jīng)把有機(jī)氣相沉積法應(yīng)用于有機(jī)半導(dǎo)體納米材料方面的研究。但是，現(xiàn)有的有機(jī)氣相沉 積法，不能在納米尺度有效控制酞菁鈷晶體的生長(zhǎng)，得到具有特定晶體結(jié)構(gòu)的酞菁鈷納米 線。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供了一種改進(jìn)的有機(jī)氣相沉積法得到具有新的晶體結(jié)構(gòu)的酞菁鈷納米 線。
[0007] 本申請(qǐng)?zhí)岢隼脷庀喑练e法，生長(zhǎng)得到的納米量級(jí)的酞菁鈷晶體，提升和改善了 酞菁鈷的物理和化學(xué)性質(zhì)，如光譜吸收能力和載流子遷移率等，能更好地應(yīng)用于染料、光電 導(dǎo)材料、液晶、電致變色、催化、太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域。
[0008] 本發(fā)明提供了一種新晶體結(jié)構(gòu)的酞菁鈷納米線。本發(fā)明所提供的酞菁鈷納米線具 有J-CoPc結(jié)構(gòu)，不同于現(xiàn)有的a -CoPc、β -CoPc、π -CoPc以及a、β、Ji中兩種或兩種以 上的混合晶型x-CoPc酞菁鈷晶體的結(jié)構(gòu)。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，本發(fā)明的酞菁鈷納米線的X-射線衍射譜（測(cè)試 條件：Cu Kal，λ =1·54056?Α, 0.01° /st印/2s)在下列的 2Θ 處具有特征峰：6.870、 7·720、8·560、17·400、23·540、26·521。對(duì)應(yīng)于上述2Θ，半峰寬分別為 〇.294、0.372、 0· 799、0· 984、0· 861、0· 704 ;峰高分別為 93、202、806、279、97、87 ;衍射強(qiáng)度分別為 12. 3%、 26. 8%、100%、34· 6%、12%、10. 8%。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方案，本發(fā)明的酞菁鈷納米線的傅氏轉(zhuǎn)換紅外線光譜 (FTIR)具有下列的特征峰：731. 33〇11'755· 96〇11'777· 94CHT1、1074. 91CHT1、1093. 96CHT1、 1121. 12cm_\ll64. 12cm_\l289. 72cm_\l332. 73cm_\l425. 92cm_\l523. 58cm_\ 1611. 44cm_\l641. 53cm_\2360. 07cm_\2922. 54cm_\3444. 96cm_1〇 toon] 本發(fā)明還提供了一種得到本發(fā)明所述的酞菁鈷納米線的方法，包括下列步驟：
[0012] a)引入酞菁鈷源料至管式爐中的加熱區(qū)域；
[0013] b)在載氣存在下，加熱該酞菁鈷源料至最高600°C ;
[0014] c)通過(guò)該載氣，引導(dǎo)該升華的酞菁鈷離開(kāi)該加熱區(qū)域，至生長(zhǎng)區(qū)域；
[0015] d)在該生長(zhǎng)區(qū)域，得到酞菁鈷納米線。
[0016] 其中，
[0017] 在步驟c)中，酞菁鈷納米線生長(zhǎng)區(qū)域的溫度為200°C或以下。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，在步驟b)中，酞菁鈷源料的加熱溫度為最高至約 500°C，優(yōu)選最高至約450°C。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，酞菁鈷源料加入到在管式爐中的石英管中，在該石 英管中酞菁鈷源料被加熱得到酞菁鈷蒸汽，該蒸汽通過(guò)載氣運(yùn)載到酞菁鈷納米線的生長(zhǎng)區(qū) 域。該生長(zhǎng)區(qū)域可以位于上述石英管中，也可以以密封的方式置于該石英管之外。生長(zhǎng)區(qū) 域與加熱區(qū)域直接相鄰，或者以一間隙彼此隔開(kāi)。填充該間隙的物質(zhì)優(yōu)選為隔熱材料，填充 物質(zhì)之間設(shè)置通氣孔，以使攜帶酞菁鈷蒸汽的載氣能夠通過(guò)。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，加熱區(qū)域和生長(zhǎng)區(qū)域通過(guò)一間隙間隔開(kāi)。在該間隙 中，填充隔溫材料。隔溫材料包括，但不限于：硅酸鈣，硅酸鋁以及其它可用于本領(lǐng)域的隔溫 材料。間隙的距離例如為30-100mm，優(yōu)選為50_80mm。
[0021] 在加熱步驟（b)中，優(yōu)選以一定的升溫間隔升溫。升溫間隔可以為1_30°C。在以 該升溫間隔升溫過(guò)程中，升溫速率優(yōu)選為1_5°C /min。
[0022] 加熱后的酞菁鈷蒸汽通過(guò)載氣運(yùn)輸?shù)缴L(zhǎng)區(qū)域。載氣在入口處的流速為0. 1-2L/ min。當(dāng)加熱區(qū)域和生長(zhǎng)區(qū)域通過(guò)間隙后，載氣的流速通常為0. 5-20L/min。
[0023] 酞菁鈷蒸汽被運(yùn)輸?shù)缴L(zhǎng)區(qū)域進(jìn)行生長(zhǎng)。生長(zhǎng)區(qū)域的溫度在200°C以下，優(yōu)選為 100°C以下，更優(yōu)選在50°C以下。
[0024] 在生長(zhǎng)區(qū)域的管壁上生長(zhǎng)納米線。根據(jù)本文的一種實(shí)施方式，酞菁鈷納米線垂直 管壁生長(zhǎng)。收集得到的酞菁鈷納米線。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1: α -酞菁鈷的SEM、β -酞菁鈷的SEM圖
[0026] 圖2:本發(fā)明的酞菁鈷納米線的SEM圖
[0027] 圖3: α _酞菁鈷、β _酞菁鈷、Χ _酞菁鈷和π _酞菁鈷的FTIR圖譜
[0028] 圖4: α -酞菁鈷、β -酞菁鈷、X -酞菁鈷和π -酞菁鈷的XRD圖譜
[0029] 圖5:本發(fā)明的酞菁鈷納米線的FTIR紅外光譜
[0030] 圖6:本發(fā)明的酞菁鈷納米線的XRD圖譜
[0031] 圖7 :本發(fā)明的酞菁鈷納米線的SEM圖
[0032] 圖8 :本發(fā)明的酞菁鈷納米線的SEM圖

【具體實(shí)施方式】
[0033] 酞菁鈷分子結(jié)構(gòu)如下所示：
[0034]

【權(quán)利要求】
1. 一種酞菁鈷納米線，其特征在于，具有J-酞菁鈷結(jié)構(gòu)，直徑為150nm以下。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的酞菁鈷納米線，其特征在于，其X-射線衍射譜（測(cè)試條件：CuKa ρ λ = 1.54056 A，〇.〇1。/st 印/2s，）在下列的 2 Θ 處具有特征峰：6.870。、7· 720。、 8.560°、17·400°、23·540°、26·521° ;且對(duì)應(yīng)于上述 2Θ，半峰寬分別為 〇·294、0·372、 0· 799、0· 984、0· 861、0· 704 ;分別對(duì)應(yīng)于上述 2 θ，衍射強(qiáng)度分別為 12. 3%、26· 8%、100%、 34. 6%、12%、10· 8%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的酞菁鈷納米線，其特征在于，具有下列的傅氏轉(zhuǎn)換紅外線 光譜（FTIR)特征峰：731. 33〇11'755.96〇11'777.94〇11'1074.91〇11'1093.96〇11' 1121. 12cm_\ll64. 12cm_\l289. 72cm_\l332. 73cm_\l425. 92cm_\l523. 58cm_\ 1611. 44cm_\l641. 53cm_\2360. 07cm_\2922. 54cm_\3444. 96cm_1〇
4. 一種制備酞菁鈷納米線的方法，其特征在于，包括下列步驟： a) 引入酞菁鈷源料至管式爐中的加熱區(qū)域； b) 在載氣存在下，加熱該酞菁鈷源料至最高600°C得到酞菁鈷氣體； c) 通過(guò)該載氣，引導(dǎo)該酞菁鈷氣體至酞菁鈷納米線生長(zhǎng)區(qū)域； d) 在該生長(zhǎng)區(qū)域，生長(zhǎng)得到酞菁鈷納米線， 其中，酞菁鈷納米線生長(zhǎng)區(qū)域的溫度為200°C或以下的溫度。
5. 權(quán)利要求4的方法，其特征在于，在步驟b)中，加熱該酞菁鈷源料至最高500°C。
6. 權(quán)利要求4的方法，其特征在于，在步驟b)中，以階梯升溫的方式加熱，升溫間隔為 1°C -30°C ;且升溫速率為 1_5°C /min。
7. 權(quán)利要求4的方法，其特征在于，在加熱區(qū)域和生長(zhǎng)區(qū)域之間設(shè)置50-100mm的間隙； 其中在間隙中設(shè)置隔溫材料，且隔溫材料中設(shè)置通氣孔。
8. 權(quán)利要求4的方法，其特征在于，載氣在入口處的流速為0. l-2L/min。
9. 權(quán)利要求4的方法，其特征在于，還可以制備酞菁，金屬酞菁和卟啉等半導(dǎo)體納米材 料。
【文檔編號(hào)】C30B25/00GK104086555SQ201410279515
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月20日
【發(fā)明者】王海, 紀(jì)小林, 羅金龍, 鄒濤隅 申請(qǐng)人:昆明學(xué)院