一種自組裝8-羥基喹啉鋁結晶微/納米顆粒的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種8-羥基喹啉鋁(Alq3)有機半導體單晶微/納米顆粒的制備方法，屬于有機功能小分子半導體單晶材料的制備技術領域。
【背景技術】
[0002]近幾十年來，由于O維(OD)、ID和2D納米材料的表面效應、量子尺寸效應和宏觀量子隧穿效應等吸引了各國研宄人員的極大關注，已經取得了可喜的成績。特別是納米材料優異的光電子學特性，使得該材料在高效催化、生物標簽、非線性光學、化學傳感器和超高密度的信息存儲方面已經被廣泛應用。從化學組成的角度來說，納米材料可以分為無機納米材料和有機納米材料。自納米技術出現以后，無機材料已經被廣泛研宄，O維納米結構的材料如納米顆粒、團簇和量子點被大量研宄。例如納米材料的制備、形狀的調控和半導體量子點的光電特性已經有大量的報道。然而，和無機納米材料不同的是，有機小分子半導體材料熔點低、熱穩定性差和弱的機械性能；其次，無機納米材料的合成方法很難應用到有機材料的合成上，以上不利因素制約了有機納米材料的開發；直到1992年，Nakanishi首先報道了再沉淀的辦法可以制得有機納米顆粒，隨后發展多種辦法可以合成出形狀各異、具有晶體結構的納米結構材料，如化學反應、物理氣相沉積、自組裝和模板法。近幾年來，有機納米材料已經作為一個熱門研宄課題受到世界各國科學家廣泛而深入的研宄，在多個方面取得了突破性進展。例如:中科院化學所劉輝彪等人采用固態有機和固體-氣體生長相結合的辦法制備了有機蒽納米線(Iiu H.B., Li Y.L., Xiao Sh.Q et al., J.Am.Chem.Soc 2003, 125(36));復旦大學的Guanying Cao等人用溶液法制備了 Ag-TCNQ的納米線(Guanying Cao, Dalin Sun et al., Material Science and Engineering B.2005 119(41)；日本的H.Hasegawa等人用電化學辦法制備了 phthalocyanine納米線(H.Hasegawa, T.Kubota, S.Mashiko, Synthetic Metals, 2003, 135-136) ；Zang 等人利用 perylene diimide衍生物合成出了其納米帶和納米球(K.Balakrishnan, A.Datar, ff.Zhang et al., J.Am.Chem.Soc 2006, 128, 65-76) ;Horn等人利用再沉淀的辦法制備了 β-carotene納米顆粒(H.Auweter, H.Haberkorn, ff.Heckmann et al., Angew.Chem.1nt.Ed.1999, 38, 218)。
[0003]中國專利文件CN101270128A公開了一種8—羥基喹啉鋁納米晶的制備方法，其包括以下步驟:將8 —羥基喹啉鋁粉末溶解于有機溶劑中，得到溶液A ;將表面活性劑溶解于水中，得到溶液B ;將溶液A與溶液B通過劇烈攪拌或強力超聲均勻混合后，得到均一的乳液C ;在40°C至90°C的溫度下，將乳液C攪拌蒸發或減壓蒸餾2至8小時以去除有機溶劑，離心分離后即得到8 —羥基喹啉鋁納米晶。但是，該方法整個過程制備步驟多，工藝相對復雜，對大規模工業生產來說會加大生產成本，特別是在此過程中需要40-90°C的溫度下加熱，不利于節能減排。
[0004]鑒于上述情況，提供一種方法簡便，能耗低，原料利用率高，適合于大規模工業化生產且易于制備出具有規則幾何特征的8-羥基喹啉鋁(Alq3)微/納米顆粒是很有必要的。
【發明內容】
[0005]針對現有技術存在的不足，本發明提供一種自組裝8-羥基喹啉鋁結晶微/納米顆粒的制備方法。
[0006]發明的技術方案如下:
[0007]一種8-羥基喹啉鋁結晶微/納米顆粒的制備方法，包括以下步驟:
[0008](I)將8-羥基喹啉鋁溶解于有機溶劑中，混合均勻，得到濃度為3-20mg/ml的8-羥基喹啉鋁溶液；
[0009](2)將步驟(I)得到的8-羥基喹啉鋁溶液滴加到襯底上，常溫常壓下將襯底置于容器中并用保鮮膜封口使容器密封，在保鮮膜上扎孔，通過控制扎孔個數控制有機溶劑揮發完畢的時間在3-50h ;待有機溶劑揮發完后，即得8-羥基喹啉鋁結晶微/納米顆粒。
[0010]根據本發明，優選的，步驟⑴中所述的有機溶劑為乙醇、甲苯、三氯甲烷或/和二氯甲烷一種或多種混合液；
[0011]所述的8-輕基喹啉銷溶液的濃度為5-15mg/ml，進一步優選9_13mg/ml ；
[0012]所述的混合均勻的方式為攪拌或超聲，超聲頻率為100Hz，攪拌或超聲時間為4-8ho
[0013]根據本發明，優選的，步驟(2)中所述的襯底為硅片、玻璃片、石英片或藍寶石片，通過控制扎孔個數控制有機溶劑揮發完畢的時間在10-45h，進一步優選20-40h。
[0014]本發明的原理:
[0015]本發明采用液相法合成8-羥基喹啉鋁(Alq3)結晶微/納米顆粒，通過控制8_羥基喹啉鋁溶液的濃度和有機溶劑的揮發速度來控制8-羥基喹啉鋁結晶微/納米顆粒的大小和形狀，有機溶劑的揮發速度控制具體為通過在保鮮膜上扎孔個數的調整來控制。8-羥基喹啉鋁溶液的濃度較低時，揮發的時間較長，形成的8-羥基喹啉鋁結晶顆粒小，但是揮發速度太低效率低下，成本較高；濃度較高時，形成的8-羥基喹啉鋁結晶顆粒尺寸會增大，可以達到微米量級，但是揮發速度太快，將得不到質量較好結晶結構。
[0016]本發明制得的8-羥基喹啉鋁(Alq3)結晶微/納米顆粒直徑可以在幾百納米到十幾微米之間變化可調，其幾何外形非常類似于大米粒。顆粒的表面有明顯的棱角，晶體成分沒有發生變化。
[0017]本發明的有益效果:
[0018]本發明方法操作簡便，不需要昂貴的儀器，無需抽真空和加熱過程，在常溫常壓下即可完成結晶生長。所用試劑可以回收再利用，原料利用率高，除8-羥基喹啉鋁(Alq3)和有機溶劑外，不需要表面活性劑、水和其他原料，大大降低了制備成本且縮減了工藝流程，制備得到的8-羥基喹啉鋁結晶微/納米顆粒尺寸可控，結晶質量好。
【附圖說明】
[0019]圖1a-圖1f是本發明實施列1-3制得的8_羥基喹啉鋁結晶微/納米顆粒在不同倍率下的掃描電鏡(SEM)照片。
[0020]圖2是本發明實施列I制得的8-羥基喹啉鋁結晶微/納米顆粒的透射電鏡(TEM)照片。
[0021]圖3是本發明實施列I制得的8-羥基喹啉鋁結晶微/納米顆粒的X射線能量散射(EDX)譜圖。
【具體實施方式】
[0022]下面通過具體實施例并結合附圖對本發明做進一步說明，但不限于此。
[0023]實施例中所用原料均為常規原料，所用設備均為常規設備，市購產品。
[0024]實施例1
[0025]一種8-羥基喹啉鋁結晶微/納米顆粒的制備方法，包括以下步驟:
[0026](I)將28mg 8_羥基喹啉鋁(Alq3)粉末溶解于4ml三氯甲烷(CHCl3)中，然后用磁力攪拌器攪拌該8小時，得到濃度為7mg/ml的8-羥基喹啉鋁溶液；
[0027](2)用移液器取適量(具體根據襯底多少來定)步驟(I)得到的8-羥基喹啉鋁溶液滴加到清洗干凈的石英片襯底上，室溫下將襯底放置于燒杯中，燒杯口用保鮮膜或鋁箔紙封口，通過在保鮮膜或是鋁箔紙上扎孔的方式來控制8-羥基喹啉鋁溶液中三氯甲烷的揮發速度，進而控制8-羥基喹啉鋁微/納米晶顆粒的生長速度，將燒杯放置到室溫下保存24小時，待三氯甲烷(CHCl3)全部揮發后，即得8-羥基喹啉鋁結晶微/納米顆粒。
[0028]圖1a-圖1b是本實施例制備得到的8-羥基喹啉鋁結晶微/納米顆粒的掃描電鏡(SEM)照片，圖2為透射電鏡(TEM)照片，圖3為X射線能量散射(E