一種8-羥基喹啉金屬配合物結晶微/納米棒的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種8-輕基喹啉金屬配合物結晶微/納米棒的制備方法，屬于有機功能小分子半導體材料制備技術領域。
【背景技術】
[0002]有機小分子半導體化合物材料主要有，酞菁類化合物，卟啉類化合物，噻吩類化合物，喹啉類化合物等，如CuPc，并五苯，紅熒烯，C60，茈-TCNQ，8-羥基喹啉基(Mq3，M =Al，Ga，Cu，Co等)等，均為稠環(huán)芳香族化合物。該材料不僅在光電子學、納電子學和力學等器件方面有較大的潛在應用價值，而且對物理學，化學，半導體光電子學，納米材料科學以及生物科學領域也有著重要的基礎性研宄價值。因其載流子迀移率高，自旋弛豫時間和自旋擴散長度長等優(yōu)點，是發(fā)展基于微納電子學器件的優(yōu)選材料，其中部分材料已經廣泛應用在有機發(fā)光二極管，平板顯示器，有機場效應晶體管和自旋閥器件中。尤其是8-羥基喹啉(Mq3，M = Al, Ga)有機功能小分子材料具有很高的熱穩(wěn)定性，優(yōu)異的化學穩(wěn)定性，良好的電子輸運性能和發(fā)光特性，已經被廣泛應用到有機發(fā)光二極管，大屏幕顯示器，場發(fā)射器件。其次，納米結構的Alq3單晶材料，如納米棒、線、帶等，因其降低了晶界，缺陷和陷阱態(tài)的影響，同時又由于納米結構材料特有的表面效應、量子限制效應和宏觀量子隧道效應，相對塊體材料而言具有納米結構的Alq3單晶材料表現(xiàn)出了一些獨特的性能，如光催化、生物標簽、光/電致發(fā)光特性、光波導、化學傳感器和超高密度的信息儲存特性。
[0003]現(xiàn)有的有機化合物單晶材料的制備方法主要有溶液法和物理氣相沉積兩種手段。物理上常采用氣相沉積的辦法生長單晶，但該法存在明顯不足，主要表現(xiàn)在設備結構復雜，工藝繁瑣，制備過程需要價格昂貴的高純惰性氣體，晶粒尺寸大小不易控制，生長周期長，在生長過程中要是遇到水汽還有可能發(fā)生分解，產生SHq雜質等缺點；化學上可以采用溶液法，利用溶劑的易揮發(fā)性將溶液中的一種或多種有機溶劑揮發(fā)后，溶質就可以再結晶。該方法具有設備簡單，工藝簡便，用料便宜，成本低廉，晶體大小易控制，結晶質量好，生長周期短等優(yōu)點。
[0004]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:1)將8-羥基喹啉鋁(Alq3)粉末溶解于有機溶劑中，得到溶液A ;2)將表面活性劑溶解于水中，得到溶液B ;將溶液A和溶液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 _90°C的溫度下將乳液C攪拌蒸發(fā)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。該方法適用于微納尺度Alq3單晶材料的制備，但是，該方法存在以下不足:1、使用了表面活性劑和水；2、整個過程制備步驟多，工藝相對復雜，對大規(guī)模工業(yè)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(jié)能減排。

【發(fā)明內容】

[0005]針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種8-羥基喹啉金屬配合物結晶微/納米棒的制備方法。
[0006]本發(fā)明的技術方案如下:
[0007]一種8-羥基喹啉金屬配合物結晶微/納米棒的制備方法，包括步驟如下:
[0008](I)取8-羥基喹啉基金屬配合物溶解于有機溶劑中，混合均勻，制得濃度為28-50mg/ml的8-輕基喹啉金屬配合物溶液；
[0009](2)將步驟(I)得到的8-羥基喹啉金屬配合物溶液滴加到襯底上，常溫常壓下將襯底置于容器中并用保鮮膜或鋁箔紙封口使容器密封，在保鮮膜或鋁箔紙上扎小孔，通過扎孔個數(shù)控制有機溶劑的揮發(fā)速度，使有機溶劑在5-50h內揮發(fā)完畢，待有機溶劑完全揮發(fā)除去后，在襯底上長出8-羥基喹啉金屬配合物結晶的微/納米棒。
[0010]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述的8-羥基喹啉基金屬配合物為8-羥基喹啉鋁或8-羥基喹啉鎵。
[0011]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)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。
[0012]進一步優(yōu)選的，步驟(I)中所述的有機溶劑為三氯甲烷。
[0013]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述的8-輕基喹啉金屬配合物溶液的濃度為30-50mg/ml，進一步優(yōu)選 30-40mg/ml。
[0014]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(I)中的混合方式為通過攪拌或超聲混合，超聲頻率為50-100Hz，攪拌或超聲時間為4-12h。
[0015]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)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。
[0016]本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(2)中通過控制扎孔個數(shù)控制有機溶劑揮發(fā)完畢的時間在30-40ho
[0017]本發(fā)明優(yōu)選的一個技術方案:
[0018]一種8-羥基喹啉金屬配合物結晶微/納米棒的制備方法，包括步驟如下:
[0019](I)將8-羥基喹啉金屬配合物溶解于有機溶劑中，所述的有機溶劑為乙醇、甲苯、三氯甲烷或/和二氯甲烷(可以是中的一種或多種混合)，攪拌或超聲混合均勻，得到濃度為30-50mg/ml的8-輕基喹啉金屬配合物溶液；
[0020](2)將干凈的襯底置于燒杯內，襯底為硅片、玻璃片、石英片或藍寶石片等，將步驟
(I)得到的8-羥基喹啉基金屬配合物溶液滴加到襯底上，用保鮮膜或鋁箔紙密封燒杯，常溫常壓下在膜或鋁箔紙上扎小孔，通過控制扎孔個數(shù)控制有機溶劑的揮發(fā)速度，使有機溶劑在5-50h內揮發(fā)完畢，待有機溶劑揮發(fā)除去后，在襯底上長出8-羥基喹啉鹽結晶的微/納米棒。
[0021]本發(fā)明通過有機溶劑的濃度及蒸發(fā)速度控制結晶的微/納米棒的大小和質量。
[0022]本發(fā)明的原理:
[0023]本發(fā)明采用沸點較低的乙醇、甲苯、三氯甲烷或二氯甲烷中的一種或多種作為溶劑，可以在室溫下?lián)]發(fā)，使得8-羥基喹啉金屬配合物溶液濃度逐漸變大，從而8-羥基喹啉基金屬配合物溶液會達到過飽和，致使8-羥基喹啉基金屬配合物分子開始形成結晶核，在氫鍵、π-π相互作用、范德瓦爾斯相互作用和表面張力等的共同作用下，8-羥基喹啉金屬配合物分子向結晶核迀移，晶核開始慢慢長大。有機溶劑的揮發(fā)速度控制具體為通過在膜上扎孔個數(shù)的調整來控制。8-羥基喹啉金屬配合物溶液的濃度較低時，揮發(fā)的時間較長，形成的8-羥基喹啉基金屬配合物結晶的微/納米棒小，濃度較低導致?lián)]發(fā)速度太低效率低下，成本較高；濃度較高時，形成的8-輕基喹啉金屬配合物結晶的微/納米棒尺寸會增大，但是揮發(fā)速度太快，將得不到結晶結構。
[0024]本發(fā)明采用液相法合成8-羥基喹啉金屬配合物結晶微/納米棒，與現(xiàn)有技術相比，該制備方法具有如下優(yōu)點:
[0025]操作簡便，不需要昂貴的儀器，無需抽真空和加熱過程，所用試劑可以回收再利用，原料利用率高，除Alq3粉末和上述的一種或多種有機溶劑外，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；該方法還可以制備均一、致密的8-羥基喹啉基(Mq3，M = Al, Ga)微/納米晶膜，