一种花青素敏化的P5FIn/ITO纳米复合材料的制备方法及其应用技术

本发明专利技术属于纳米光电材料技术领域，公开了一种花青素敏化的P5FIn/ITO纳米复合材料的制备方法及其应用。该制备方法包括如下步骤：(1)含有吲哚

【技术实现步骤摘要】
一种花青素敏化的P5FIn/ITO纳米复合材料的制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及纳米光电材料
，特别涉及一种花青素敏化的P5FIn/ITO纳米复合材料的制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]光电活性材料是光电化学(PEC)传感的重要要素之一，其光电转换效率直接反应光电流的大小，对传感器的灵敏度有重要影响。目前用于PEC分析的光电材料主要集中于无机半导体材料，包括金属氧化物及CdS、CdTe等量子点，但这些材料具有禁带宽度大、电子
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空穴复合率高、光稳定性差等缺点；另一类为有机分子材料，主要包括卟啉类、酞菁类等有机染料，有机金属配合物和导电聚合物，有机染料和有机金属配合物具有稳定性好的优点，但光电转化效率低，而导电聚合物由于具有较高的载流子迁移率、稳定性好、光电性能可控等优点越来越受到研究者的关注。
[0003]国内外一些课题组报道了一些将导电聚合物应用于PEC传感器的研究，主要集中于聚芳香杂环化合物方面。聚芳香杂环化合物在导电聚合物的研究中有重要研究价值，其中含氮杂环导电聚合物，如聚咔唑、聚吡咯、聚吲哚等在电池领域有着广泛应用。吲哚由吡咯环和苯环构成，同时具备聚吡咯、聚苯两种结构的性质。聚(5
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醛基吲哚)(P5FIn)是一种容易通过电化学聚合方法获得的p型有机导电聚合物材料，具有很好的物理稳定性，具有窄带隙(约2.5eV)的P5FIn在可见光激发下可以产生良好的光电流响应；然而这类材料还存在着光电活性相对较低，光吸收较弱的问题，使其光电转化效率相对较低。另一方面，现有光电活性复合材料的氧化还原活能力不能满足需求，不利于光电活性材料充分发挥其光电性能，现有电化学稳定性较差使光电活性材料应用于传感器时导致传感器稳定性较差，复合材料仍然存在电阻过高的技术问题，从而影响电子的传导效率，进而影响材料的光电性能。因此，设计合成具有良好光电性能的电极材料对于PEC生物传感器的发展至关重要。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中光电活性复合材料光吸收较弱使其光电转化效率相对较低、光电活性复合材料的氧化还原活性和电化学稳定性不能满足需求以及复合材料仍然存在电阻过高等技术问题，本专利技术提供了一种花青素敏化的P5FIn/ITO纳米复合材料的制备方法。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种花青素敏化的P5FIn/ITO纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)乙腈溶液的制备
[0008]将吲哚
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甲醛、四丁基四氟硼酸胺溶于乙腈中，制得含有吲哚
‑5‑
甲醛的乙腈溶液，乙腈溶液吲哚
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甲醛的质量浓度为0.05mol/L；电解液四丁基四氟硼酸胺的摩尔浓度范围为0.1mol/L；
[0009](2)P5FIn/ITO电极复合材料的制备
[0010]将配置好的乙腈溶液置入ITO导电玻璃电极作为工作电极、Pt作为对电极、Ag/Agcl作为参比电极的电化学反应装置中，在ITO导电玻璃修饰电极上电化学沉积聚5
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醛基
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吲哚层，得到沉积有聚5
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醛基
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吲哚层的ITO，即P5FIn/ITO电极复合材料；
[0011](3)花青素敏化的P5FIn/ITO纳米复合材料的制备
[0012]取花青素溶于水中并混匀，得到制备好的花青素溶液，花青素溶液的摩尔浓度为0.1
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0.5mol/L；将所述P5FIn/ITO电极复合材料放入所述花青素溶液中浸泡，最终得到花青素敏化的P5FIn/ITO纳米复合材料。
[0013]进一步的，电化学反应装置中的电极体系的制备方法如下：
[0014]将符合尺寸规格的导电玻璃ITO依次使用水和无水乙醇超声清洗，并于室温下进行干燥得到处理好的ITO导电玻璃，作为工作电极；
[0015]铂丝在燃烧的酒精灯上烧熔融，冷却得到的Pt作为对电极；
[0016]Ag丝在盐酸溶液中经恒电位电解后，表面形成AgCl附着层，将得到的Ag/Agcl作为参比电极；具体的，本专利技术采用电解法在银表面制备氯化银薄膜，步骤为：对银丝进行表面预处理，包括去除表面硫化物、除油、活化和清洗等处理；以铂丝与电源负极连接，处理好的银丝与电源正极连接；把银丝与铂电极至于配置好的HCl溶液中，通直流电150s，氯化过程不断摇动银丝；电解氯化结束后，银丝表面形成灰色致密的AgCl附着膜层，均匀无明显斑点即可。
[0017]进一步的，步骤(2)中，电化学沉积的方法可以采用常用的循环伏安法、恒电流法、恒电位法、阶跃电位法、阶跃电流法等。
[0018]进一步的，步骤(2)中，电沉积的电位范围为1.35
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2.0V；沉积时间为60
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80s。
[0019]进一步的，步骤(2)得到的P5FIn/ITO电极复合材料晾干后置于0
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4℃冷藏，并采用磷酸盐缓冲溶液PBS和水清洗，最后置于室温下干燥。
[0020]进一步的，步骤(3)中，所述P5FIn/ITO电极复合材料放入所述花青素溶液中浸泡时间为8
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12h，浸泡后取出晾干，得到花青素敏化的P5FIn/ITO纳米复合材料。
[0021]本专利技术的另一专利技术目的是提供一种花青素敏化的P5FIn/ITO纳米复合材料，所述P5FIn/ITO纳米复合材料是采用上述制备方法得到的。
[0022]其次，本专利技术还提供了上述花青素敏化的P5FIn/ITO纳米复合材料在制备光电活性材料中的应用。
[0023]花青素是一种具有3
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羟基色原烯结构的黄酮类化合物，是一种水溶性的植物色素，花青素分子中高度共轭，有多重互变异构形式。花青素具有来源广泛、制备方法简易、成本合适、避免环境污染等优势。本专利技术利用花青素分子作为敏化剂敏化聚吲哚材料，可以发挥花青素分子与聚吲哚类材料的协同作用，进一步扩展光谱吸收波长范围；同时，复合材料如形成异质结等结构可加快电子注入速率，减少了电子
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空穴的复合，复合材料的光电强度呈倍数提高，有效提高聚吲哚材料的光电转换效率，制备得到的花青素敏化的P5FIn/ITO纳米复合材料具有良好光电性能，可在制备光电活性材料中进行应用。另外，专利技术人意外的发现，本专利技术得到的P5FIn/ITO纳米复合材料在进一步提高材料的光电转换效率的同时，花青素分子与聚吲哚类材料的协同可提高复合材料的氧化还原活能力和电化学稳定性，氧化还原活性的提高可促进材料光电活性的提升，电化学稳定性的提高可使P5FIn/ITO纳米复合
材料在作为光电活性材料应用于传感器时提高传感器的稳定性。其次，花青素敏化的P5FIn/ITO纳米复合材料可进一步降低材料的电阻，电阻的进一步减低可提升电子的传导效率，进而进一步影响材料的光电性能。
附图说明
[0024]图1为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种花青素敏化的P5FIn/ITO纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)乙腈溶液的制备将吲哚
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甲醛、四丁基四氟硼酸胺溶于乙腈中，制得含有吲哚
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甲醛的乙腈溶液，乙腈溶液吲哚
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甲醛的摩尔浓度为0.05mol/L，电解液四丁基四氟硼酸胺的摩尔浓度范围为0.1mol/L；(2)P5FIn/ITO电极复合材料的制备将配置好的乙腈溶液置入ITO导电玻璃电极作为工作电极、Pt作为对电极、Ag/Agcl作为参比电极的电化学反应装置中，在ITO导电玻璃修饰电极上电化学沉积聚5
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醛基
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吲哚层，得到沉积有聚5
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醛基
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吲哚层的ITO，即P5FIn/ITO电极复合材料；(3)花青素敏化的P5FIn/ITO纳米复合材料的制备取花青素溶于水中并混匀，得到制备好的花青素溶液，花青素溶液的摩尔浓度为0.1
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0.5mol/L；将所述P5FIn/ITO电极复合材料放入所述花青素溶液中浸泡，最终得到花青素敏化的P5FIn/ITO纳米复合材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，电化学反应装置中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂广明，郭庆福，王晶晶，王晓，
申请(专利权)人：青海大学，
类型：发明
国别省市：