本發(fā)明涉及光電材料，尤其涉及一種一維銫鉛鹵化鈣鈦礦-功能化碳納米管-反應(yīng)性液晶復(fù)合材料及其制備方法和偏振光電器件。

背景技術(shù)：

1、近年來，小型化、集成化光電子信息器件發(fā)展日新月異，高效調(diào)控信號光的偏振態(tài)可以實(shí)現(xiàn)信號的高精度和強(qiáng)抗干擾傳輸、調(diào)制和解調(diào)等重要功能。因此，偏振光電器件在信號探測、偏振光源、傳感器和寬波段調(diào)諧器等國家重要信息領(lǐng)域中發(fā)揮著越來越重要的作用。

2、目前，以鉛基為代表的銫鉛鹵化鈣鈦礦(cspbx3，x＝cl，br，i)是一類新興的前沿光電功能材料，在光電探測領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值，但是由于cspbx3鈣鈦礦的離子屬性，使其對氧氣、水分和極性溶劑等環(huán)境比較敏感，穩(wěn)定性差，進(jìn)而使制得的光電器件光電響應(yīng)度和光電響應(yīng)速度差；同時，單一鈣鈦礦納米晶受到單一能帶結(jié)構(gòu)影響，存在電荷遷移率低、載流子復(fù)合速率快等不足，影響光電器件的光電響應(yīng)特性；且該類金屬鹵化鈣鈦礦材料的宏觀狀態(tài)為無序取向，一定程度上削弱了結(jié)構(gòu)各向異性，使制得的光電器件偏振強(qiáng)度差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種一維銫鉛鹵化鈣鈦礦-功能化碳納米管-反應(yīng)性液晶復(fù)合材料及其制備方法和偏振光電器件。本發(fā)明提供的一維銫鉛鹵化鈣鈦礦-功能化碳納米管-反應(yīng)性液晶復(fù)合材料穩(wěn)定性好，且制得的偏振光電器件偏振效率高、響應(yīng)速度快、穩(wěn)定性好。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供一種一維銫鉛鹵化鈣鈦礦-功能化碳納米管-反應(yīng)性液晶復(fù)合材料，包括反應(yīng)性液晶和分散在所述反應(yīng)性液晶中的功能化碳納米管和棒狀銫鉛鹵化鈣鈦礦；

4、所述功能化碳納米管為接枝有4-羥基-己氧基-4-氰基聯(lián)苯基團(tuán)的改性碳納米管；所述改性碳納米管為羧基化碳納米管或酰氯化碳納米管；

5、所述棒狀銫鉛鹵化鈣鈦礦與功能化碳納米管的質(zhì)量比為(1.5×104～2×104)：1；

6、所述棒狀銫鉛鹵化鈣鈦礦的質(zhì)量與反應(yīng)性液晶的體積之比為(45～120)mg：(0.08～0.2)ml。

7、優(yōu)選地，所述棒狀銫鉛鹵化鈣鈦礦的制備包括以下步驟：

8、(1)將碳酸銫、1-十八烯和油酸混合，進(jìn)行置換反應(yīng)，得到溶液a；

9、(2)將鹵化鉛、1-十八烯、油酸和油胺混合，進(jìn)行絡(luò)合反應(yīng)，得到溶液b；

10、(3)將所述步驟(1)得到的溶液a和所述步驟(2)得到的溶液b混合后，進(jìn)行室溫靜置，得到棒狀銫鉛鹵化鈣鈦礦。

11、優(yōu)選地，所述步驟(1)中碳酸銫與所述步驟(2)中鹵化鉛的質(zhì)量比為(1.1～1.25)：1。

12、優(yōu)選地，所述功能化碳納米管的制備包括：

13、將改性碳納米管、4-羥基-己氧基-4-氰基聯(lián)苯和二氯甲烷混合，然后加入4-二甲氨基吡啶和吡啶進(jìn)行親核取代反應(yīng)，得到功能化碳納米管。

14、優(yōu)選地，所述改性碳納米管與4-羥基-己氧基-4-氰基聯(lián)苯的質(zhì)量比為(0.1～0.5)：1。

15、優(yōu)選地，所述親核取代反應(yīng)的溫度為40～45℃，所述親核取代反應(yīng)的時間為12～24h。

16、本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述一維銫鉛鹵化鈣鈦礦-功能化碳納米管-反應(yīng)性液晶復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

17、1)將功能化碳納米管與環(huán)己烷混合，得到功能化碳納米管分散液；

18、2)將所述步驟1)得到的功能化碳納米管分散液與棒狀銫鉛鹵化鈣鈦礦分散液和反應(yīng)性液晶混合，得到一維銫鉛鹵化鈣鈦礦-功能化碳納米管-反應(yīng)性液晶復(fù)合材料。

19、優(yōu)選地，所述步驟2)中棒狀銫鉛鹵化鈣鈦礦分散液的溶劑為環(huán)己烷。

20、本發(fā)明還提供了一種偏振光電器件，由包括如下步驟的方法制備得到：

21、在帶有叉指電極的基板表面涂覆一維銫鉛鹵化鈣鈦礦-功能化碳納米管-反應(yīng)性液晶復(fù)合材料使其覆蓋基板和叉指電極表面，得到涂覆后的基板；所述涂覆的方向垂直于電極方向；

22、對所述涂覆后的基板施加電壓，同時采用紫外光照射進(jìn)行固化，得到偏振光電器件；

23、所述一維銫鉛鹵化鈣鈦礦-功能化碳納米管-反應(yīng)性液晶復(fù)合材料為上述技術(shù)方案所述一維銫鉛鹵化鈣鈦礦-功能化碳納米管-反應(yīng)性液晶復(fù)合材料或上述技術(shù)方案所述的制備方法制得的一維銫鉛鹵化鈣鈦礦-功能化碳納米管-反應(yīng)性液晶復(fù)合材料。

24、優(yōu)選地，所述紫外光照射的時間為30s～2min。

25、本發(fā)明提供了一種一維銫鉛鹵化鈣鈦礦-功能化碳納米管-反應(yīng)性液晶復(fù)合材料，包括反應(yīng)性液晶和分散在所述反應(yīng)性液晶中的功能化碳納米管和棒狀銫鉛鹵化鈣鈦礦；所述功能化碳納米管為接枝有4-羥基-己氧基-4-氰基聯(lián)苯基團(tuán)的羧基化碳納米管或酰氯化碳納米管；所述棒狀銫鉛鹵化鈣鈦礦與功能化碳納米管的質(zhì)量比為(1.5×104～2×104)：1；所述棒狀銫鉛鹵化鈣鈦礦的質(zhì)量與反應(yīng)性液晶的體積之比為(45～120)mg：(0.08～0.2)ml。本發(fā)明通過采用棒狀銫鉛鹵化鈣鈦礦與反應(yīng)性液晶和碳納米管相互作用提高了偏振光電器件的穩(wěn)定性，并且沿長度方向表現(xiàn)出了更優(yōu)異的載荷輸運(yùn)和偏振吸收特性；通過4-羥基-己氧基-4-氰基聯(lián)苯基團(tuán)對碳納米管進(jìn)行功能化，在提高碳納米管(cnt)分散性的同時，進(jìn)一步提高復(fù)合材料制得的偏振光電探測器件的光電響應(yīng)特性；利用反應(yīng)性液晶與功能化碳納米管之間的π-π相互作用及其良好的有機(jī)溶劑兼容性，在有效分散銫鉛鹵化鈣鈦礦的同時，改善cnt的分散性，從而進(jìn)一步增強(qiáng)制得的偏振光電探測器件的光電響應(yīng)特性；并且，反應(yīng)性液晶本身良好的外場響應(yīng)取向特性和可紫外光聚合特性，有利于在宏觀范圍內(nèi)協(xié)同電場作用取向排列棒狀銫鉛鹵化鈣鈦礦-功能化碳納米管異質(zhì)結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定偏振探測響應(yīng)。實(shí)施例結(jié)果顯示，本發(fā)明提供的一維銫鉛鹵化鈣鈦礦-功能化碳納米管-反應(yīng)性液晶復(fù)合材料，在不同電壓下，長達(dá)1000s的開關(guān)光響應(yīng)測試中，光電流強(qiáng)度都比較穩(wěn)定，具有良好的穩(wěn)定應(yīng)用性能；在1.0v電壓下trise和tfall分別為36.2s和6.4s，光響應(yīng)速度快；當(dāng)偏振光電場矢量方向與電場方向平行時，水平取向的一維銫鉛鹵化鈣鈦礦-功能化碳納米管-反應(yīng)性液晶復(fù)合材料可以吸收更多偏振光能量，從而產(chǎn)生更多的光生電子空穴，隨后發(fā)生復(fù)合，進(jìn)而產(chǎn)生強(qiáng)度較高的熒光發(fā)射峰；且當(dāng)偏振光平行于一維銫鉛鹵化鈣鈦礦-功能化碳納米管-反應(yīng)性液晶復(fù)合材料的軸向時具有較高的相對光電流，相對光電流密度約為9.06×10-8a·cm-2。

技術(shù)特征：

1.一種一維銫鉛鹵化鈣鈦礦-功能化碳納米管-反應(yīng)性液晶復(fù)合材料，包括反應(yīng)性液晶和分散在所述反應(yīng)性液晶中的功能化碳納米管和棒狀銫鉛鹵化鈣鈦礦；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一維銫鉛鹵化鈣鈦礦-功能化碳納米管-反應(yīng)性液晶復(fù)合材料，其特征在于，所述棒狀銫鉛鹵化鈣鈦礦的制備包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一維銫鉛鹵化鈣鈦礦-功能化碳納米管-反應(yīng)性液晶復(fù)合材料，其特征在于，所述步驟(1)中碳酸銫與所述步驟(2)中鹵化鉛的質(zhì)量比為(1.1～1.25)：1。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一維銫鉛鹵化鈣鈦礦-功能化碳納米管-反應(yīng)性液晶復(fù)合材料，其特征在于，所述功能化碳納米管的制備包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一維銫鉛鹵化鈣鈦礦-功能化碳納米管-反應(yīng)性液晶復(fù)合材料，其特征在于，所述改性碳納米管與4-羥基-己氧基-4-氰基聯(lián)苯的質(zhì)量比為(0.1～0.5)：1。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一維銫鉛鹵化鈣鈦礦-功能化碳納米管-反應(yīng)性液晶復(fù)合材料，其特征在于，所述親核取代反應(yīng)的溫度為40～45℃，所述親核取代反應(yīng)的時間為12～24h。

7.權(quán)利要求1～6任意一項(xiàng)所述一維銫鉛鹵化鈣鈦礦-功能化碳納米管-反應(yīng)性液晶復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述步驟2)中棒狀銫鉛鹵化鈣鈦礦分散液的溶劑為環(huán)己烷。

9.一種偏振光電器件，由包括如下步驟的方法制備得到：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的偏振光電器件，其特征在于，所述紫外光照射的時間為30s～2min。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于光電材料技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種一維銫鉛鹵化鈣鈦礦?功能化碳納米管?反應(yīng)性液晶復(fù)合材料及其制備方法和偏振光電器件。本發(fā)明通過采用棒狀銫鉛鹵化鈣鈦礦與反應(yīng)性液晶和碳納米管相互作用提高了偏振光電器件的穩(wěn)定性，并且沿長度方向表現(xiàn)出了更優(yōu)異的載荷輸運(yùn)和偏振吸收特性；通過4?羥基?己氧基?4?氰基聯(lián)苯基團(tuán)對碳納米管進(jìn)行功能化，提高碳納米管在有機(jī)溶劑中的分散性，進(jìn)一步提高偏振器件的光電響應(yīng)特性；利用反應(yīng)性液晶本身良好的外場響應(yīng)取向特性和可紫外光聚合特性與棒狀銫鉛鹵化鈣鈦礦結(jié)合，有利于在宏觀范圍內(nèi)協(xié)同毛刷摩擦以及電場綜合作用取向排列銫鉛鹵化鈣鈦礦?功能化碳納米管異質(zhì)結(jié)構(gòu)從而實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定偏振探測響應(yīng)。

技術(shù)研發(fā)人員：鐵偉偉,王稷巖,馬天賜,陳銘涵,段博,何偉偉,張艷鴿,楊昊龍,王宇濤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：許昌學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/26