有机光电黑科技——石墨烯量子点&富勒烯

2022-08-11 05:56:24, 默克分析化学默克生命科学

1.1

碳与石墨烯量子点简介

胶体半导体量子点(QD)因其独特的尺寸-光电特性相关性而在太阳能电池、发光二极管、生物成像、电子显示器以及其他光电设备中具有诸多潜在应用，因而也引起了众多研究兴趣。

然而由于高达数千美元每克的市场售价，无机QD在工业中的应用缓慢且有限。此外，其高毒性也成为了应用开发的绊脚石。作为一种高性价比的有前景替代品，碳量子点（CD、CQD或C-dot）及石墨烯量子点（GQD）近年来也作为一种新型QD材料而兴起。CD及GQD具有无毒性、良好溶解性、稳定的光激发光以及更好的表面接枝属性等优势，使之成为替代无机QD的有力候选者。

1.2

GQD的应用

不同于传统QD，GQD具有生物相容性、光稳定性并且继承了石墨烯出色的热力性质、电性质和机械性能。这些特点都极大的促进了多种先进的应用，包括：

用于安全、防伪、品牌保护应用的标签

生物成像标志物

荧光聚合物

抗菌、抗生物淤积及抗感染系统。

重金属、湿度及压力传感器

电池

闪存设备

光伏器件

发光二极管

1.3

重点产品如下：

产品编号	说明
900414	荧光碳纳米材料
900708	石墨烯量子点blue luminescent, 1 mg/mL in H₂O
900713	石墨烯量子点aqua green luminescent, powder
900712	石墨烯量子点aqua green luminescent, 1 mg/mL in H₂O
900726	石墨烯量子点blue luminescent, powder
900560	石墨烯量子点

富勒烯 (C₆₀)材料的独特化学和物理学不断刺激着应用和基础科学取得进步。富勒烯作为优异的电子受体而闻名，可以通过化学改性来提高其在有机溶剂中的溶解度。此类可溶性富勒烯衍生物属于已知的最好n型有机半导体。为帮助客户在有机电子领域实现研究突破，我们很高兴能为您提供一系列高质量的功能化富勒烯产品。

甲烷富勒烯苯基-C₆₁-丁酸-甲酯（PCBM）是一种有效的溶液可加工型n型有机半导体。其可以与p型共轭聚合物混合制成光伏（PV）电池，以及薄膜有机场效应晶体管 (OFETs)，在光电探测器领域也显现出了一定的潜力。与优异的p型半导体一样，PCBM可溶于以下有机溶剂：MDMO-PPV，MEH-PPV和P3HT一类（表1）。这简化了杂化PV电池和OFET中混合物制备和溶液处理的工艺。

有机半导体	产品编号	LUMO	HOMO	溶于
MDMO-PPV p型	546461	-2.8eV	-5.0eV	氯仿氯苯二氯苯甲苯
MEH-PPV p型	541443 541435 536512	-3.2eV	-5.4eV
P3HT p型	445703 510823 669067	-3.3eV	-5.0eV
PCBM n型	684430	-3.7eV	-6.1eV

表1我们的产品目录包含的p型和n型有机半导体的传导（LUMO）和价（HOMO）带能量

薄膜有机电子器件的制造过程非常复杂，分子结构的轻微变化会对膜形态和电荷输送产生深远的影响。为了帮助您优化器件的性能，我们很高兴能够为您提供一个PCBM库，其中包括基于更高富勒烯（C₇₀和C₈₄）的PCBM类似物，以及通过化学改变添加元素得到的PCBM类似物，它们的溶解度和电子性质都有所改变。库成员在不同器件中显示出优势，并有助于您在研究中进行探索和实验。我们还可以提供不同纯度级别的PCBM，可用于器件放大、研究和探索性工作（表2和表3）。

货号	品名	结构	应用
684430	苯基-C₆₁-丁酸-甲酯，PCBM，99%（放大级）		最著名的PCBM化合物。有效的n型半导体，可溶于有机溶剂。用于太阳能电池（OPV），薄膜晶体管（OFET）和光探测器。
684449	苯基-C₆₁-丁酸-甲酯，PCBM，99.5％（研究级）
684457	苯基-C₆₁-丁酸-甲酯，PCBM，99.9％（用于探索性工作）
684465	苯基-C₇₁-丁酸-甲酯，PCBM，99％		与PCBM相比，PCBM增加了对可见光区域的光的吸收。可以改善OPV中的光捕获，尤其是与如MDMO-PPV一类的大型带隙供体结合使用时(546461)
685321	苯基-C₆₁-丁酸-丁酯，PCBB，PCB-C4> 97%		PCBB的溶解度比PCBM略高，改善了膜形态，提高了由某些有机溶剂（THF，对二甲苯）沉积的OPV器件性能。
684481	苯基-C₆₁-丁酸-辛酯，PCBO，PCB-C8 , 99%		高度可溶的PCBM适合在有机溶剂和混合物中用作一般电子受体和清除剂。
688215	噻吩基-C₆₁-丁酸-甲酯，ThCBM，99％		PCBM衍生物经过优化，可与P3HT一类的聚噻吩p型半导体（如(669067)）实现最佳混合。
684503	十五烷基苯基-C₆₁-丁酸-甲酯，d5-PCBM，99％		同位素标记的PCBM适用于薄膜有机器件中薄膜形态/扩散的光谱研究（例如SIMS）。

表2我们的PCBM库

产品	PCBM	PCBM	PCBM	ThCBM
货号	684430 684449 684457	684465	684473	688215
第一还原电位，E_1/2 (V)	-1.078	-1.089	-0.730	-1.08
可溶性 (mg/ml) 甲苯对二甲苯 ·氯苯 ·氯仿 ·邻二氯苯 (ODCB)	10 5 25 25 30	20 10 40 30 70		5 5 10 20 20
摩尔消光系数(mol^-1 cm^-1) 400 nm 650 nm	4,900 <1,000	19,000 2,000	28,000 4,000

表3部分PCBM属性

重点产品：

产品编号	说明
546461	聚[2-甲氧基-5-(3′,7′-二甲基辛氧基)-1,4-亚苯基亚乙烯基]light-emitting polymer
541435	MEH-PPVaverage Mn 70,000-100,000
684503	[6,6]-五氘代苯基C61丁酸甲酯99.5%, 99.5 atom % D
685321	[6,6]-苯基-C61丁酸丁酯>97%
684449	[6,6]-苯基 C61 丁酸甲酯>99.5%
684430	[6,6]-苯基 C61 丁酸甲酯>99%
684457	[6,6]-苯基 C61 丁酸甲酯>99.9%
684465	[6,6]-苯基 C71 丁酸甲酯，异构体混合物99%
684481	[6,6]-苯基-C61丁酸辛酯≥99%
445703	聚(3-己基噻吩-2,5-二基)regioregular
510823	聚(3-己基噻吩-2,5-二基)regiorandom
541443	聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-苯乙炔]average Mn 40,000-70,000
536512	MEH-PPV
688215	[6,6]-噻吩基C61丁酸甲酯≥99%