钙钛矿量子点/贵金属纳米颗粒复合材料制备方法技术

本发明专利技术属于钙钛矿量子点领域，涉及钙钛矿量子点/贵金属纳米颗粒复合材料制备方法，该复合材料具有良好的光催化活性，在5h内可降解约69％的苏丹红III，可将其作为降解苏丹红III的新型光催化剂。本发明专利技术提出的合成方法是在钙钛矿量子点的前驱体CsX纳米颗粒的表面先还原AuX，从而沉积Au，再进行CsX与Pb(OA)2的反应，生成钙钛矿量子点/Au复合材料。而传统方法是先合成钙钛矿量子点，再进行Au沉积。本发明专利技术提出的方法可避免传统方法中造成的钙钛矿量子点与Au

【技术实现步骤摘要】
钙钛矿量子点/贵金属纳米颗粒复合材料制备方法


[0001]本专利技术属于钙钛矿量子点领域，涉及钙钛矿量子点/贵金属纳米颗粒复合材料制备方法。

技术介绍

[0002]1958年，Moller等首次报道了全无机钙钛矿CsPbX3(IPQDs，X＝Cl，Br，I)的晶体结构。2014年，Kovalenko第一次用热注射法合成了CsPbX3(X＝Cl，Br，I)纳米晶。
[0003]CsPbX3量子点作为一种新型的光电材料，具有优异的光致发光性能、超高量子产率、可调谐带隙和窄发光峰。由于钙钛矿晶格中卤化物快速运动，从而在溶液或固态中进行快速、活性的阴离子交换反应，这是钙钛矿量子点的一个独特性质。CsPbX3量子点的量子限域效应较显著，可在室温下表现出强烈的荧光效应，其光致发光谱线宽度较窄，通常在12nm至42nm之间，量子产率可达50％至90％。与传统的CdSe/CdS
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ZnS量子点相比，在量子产率方面，CsPbBr3量子点可达90％左右，远高于65％的CdSe/CdS
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ZnS量子点。全无机钙钛矿量子点的高效发光主要源于其高激子结合能、表面卤素自钝化、CsPbX3/X类量子阱能带结构三者的协同效应。目前，主要通过两种方式来调控IPQDs的发光波长：一是改变卤素组成，其发射光谱随Cl
→
Br
→
I逐渐红移并变宽。二是利用量子限域效应，通过调节量子点的尺寸来调控发光波长。高温法中，在合适温度范围内，量子点的尺寸随反应温度的升高而增大，而量子点的发光波长将随尺寸的增大而红移，这种光谱调节机制是IPQDs所具有的独特优势。目前，已有多种方法可以制备CsPbX3量子点，其中有代表性的方法包括：1)热注射,预加热的Cs前驱体在特定温度下注射到PbX2溶液中形成纳米晶；2)室温法，将溶解在良溶剂中的CsX和PbX2加入到不良溶剂中，溶解度的巨大下降立即产生高度过饱和状态，从而导致快速再结晶。
[0004]苏丹红III是一种含有萘化合物的亲脂性偶氮染料。除了用于油漆、机油和布抛光剂的染色外，它还被非法用作食品添加剂。自1995年以来，由于苏丹红化学结构的性质，对人体肝肾器官有显著的毒性作用，具有致癌作用，从而被禁止作为食品添加剂。更重要的是，苏丹红染料通常是不溶于水的，一旦进入消化系统就难以去除。因此，开发一种可行、有效的苏丹红污染物降解方法具有重要意义。
[0005]CsPbX3(X＝Cl，Br，I)/Au纳米颗粒复合材料具有良好转换发光以及半导体性质，作为转换机制主体和光生电子转移体，在可见光下其内置电场、小尺寸的金纳米颗粒和高比表面积可促进更高的光吸收和载流子分离，从而获得更好的光催化性能。本研究为利用卤化物钙钛矿材料在光催化降解污染物方面的应用开辟了新的途径。目前，由于IPQDs光电应用主要集中在太阳能电池、发光器件、激光器、光电探测器等，光催化等其他应用很少被报道，这极大地限制了钙钛矿量子点在可见光下光降解苏丹红III等污染物的潜在应用。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷与不足，本专利技术针对上述问题，
利用有机配体还原CsX表面的AuX，再与Pb(OA)2溶液反应，得到CsPbX3/Au纳米颗粒复合材料，该方法未见专利或非专利文献报导。
[0007]开发一种钙钛矿量子点/Au纳米颗粒复合材料的制备方法。
[0008]本专利技术提供的钙钛矿量子点/贵金属纳米颗粒复合材料制备方法包括下列步骤：
[0009]1)Cs
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油酸前驱体的制备：首先将Cs2CO3、油酸加入三口烧瓶中，接着加热搅拌并抽真空除去体系中的水，抽真空结束后通入氩气并继续加热，直至Cs2CO3完全溶解。
[0010]2)ZnX2溶液的制备：首先将ZnX2(X＝Cl，Br，I)、油酸、十八烯和油胺加入到三口烧瓶中，接着加热搅拌并抽真空除去体系中的水和空气，抽真空结束后通入氩气并继续加热，直至ZnX2完全溶解。
[0011]3)Pb(OA)2溶液的制备：首先将PbO、油酸加入到三口烧瓶中，直至PbO完全溶解。
[0012]4)CsX纳米颗粒的制备：将步骤1)中得到的前驱体快速注入到步骤2)中(70
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80℃)，接着将注入前驱体的溶液置于冰水浴中冷却到室温，然后将冷却后的溶液离心，并将得到的沉淀分散到甲苯(或正己烷、氯苯)中，得到CsX纳米颗粒分散液。
[0013]5)CsX/Au纳米颗粒的制备：取步骤4)得到的产物，在剧烈搅拌状态下加入AuX颗粒进行溶解，反应结束后离心，并将得到的沉淀分散到甲苯中。
[0014]6)CsPbX3纳米颗粒的制备：取步骤4)得到的产物，在剧烈搅拌状态下加入步骤3)得到的产物，反应结束后离心，并将得到的沉淀分散到甲苯(或正己烷、氯苯)中得到CsPbX3纳米颗粒分散液。
[0015]7)CsPbX3/Au纳米颗粒的制备：取步骤5)得到的产物，在剧烈搅拌状态下加入步骤3)得到的产物，反应结束后离心，并将得到的沉淀分散到甲苯(或正己烷、氯苯)中得到CsPbX3/Au纳米颗粒。
[0016]所述步骤中对烧瓶的加热可以采用油浴加热。
[0017]优选的，Cs2CO3用量与油酸用量关系为0.1mmol
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0.6mmol：5mL
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50mL。
[0018]优选的，ZnX2溶液的制备中，ZnX2用量：十八烯用量：油酸用量：油胺用量＝0.1mmol
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0.6mmol：8mL
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40mL：0.2mL
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10mL：0.2mL
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10mL，加热温度为50℃至160℃。
[0019]优选的，Pb(OA)2溶液制备中PbO用量：油酸用量＝0.1mmol
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0.6mmol：5mL：30mL，加热温度为80℃至160℃。
[0020]优选的，CsX/Au纳米颗粒分散液制备中，AuX质量为CsX质量的0.04倍。
[0021]更具体的：
[0022]步骤1)中所述Cs2CO3用量优选为0.1mmol至0.6mmol，油酸用量优选为5mL至50mL。
[0023]所述步骤2)中十八烯用量优选为8mL至40mL，加热温度优选为50℃至160℃。
[0024]所述ZnX2用量优选为0.1mmol至0.6mmol。
[0025]所述油酸用量优选为0.2mL至10mL。
[0026]所述油胺用量优选为0.2mL至10mL。
[0027]所述步骤3)中PbO用量优选为0.1mmol至0.6mmol。
[0028]所述油酸用量优选为5mL至30mL。
[0029]所述加热温度优选为80℃至160℃。
[0030]所述步骤4)中的离心转速优选为3000rpm至13000rpm，离心时间优选为3min至30min；
[0031本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿量子点/贵金属纳米颗粒复合材料制备方法，其特征在于：包括下列步骤：1)Cs
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油酸前驱体的制备：首先将Cs2CO3、油酸加入三口烧瓶中，接着加热搅拌并抽真空除去体系中的水，抽真空结束后通入氩气并继续加热，直至Cs2CO3完全溶解；2)ZnX2溶液的制备：首先将ZnX2、油酸、十八烯和油胺加入到三口烧瓶中，接着加热搅拌并抽真空除去体系中的水和空气，抽真空结束后通入氩气并继续加热，直至ZnX2完全溶解；X＝Cl或Br或I；3)Pb(OA)2溶液的制备：首先将PbO、油酸加入到三口烧瓶中，直至PbO完全溶解；4)CsX纳米颗粒分散液的制备：Cs
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油酸前驱体快速注入到ZnX2溶液中，维持温度70
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80℃，接着将注入前驱体的溶液置于冰水浴中冷却到室温，然后将冷却后的溶液离心，并将得到的沉淀分散到甲苯或正己烷或氯苯中，得到CsX纳米颗粒分散液；5)CsX/Au纳米颗粒分散液的制备：CsX纳米颗粒分散液在剧烈搅拌状态下加入AuX颗粒进行溶解，反应结束后离心，并将得到的Au
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CsX纳米颗粒分散到甲苯中，得到Au
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CsX纳米颗粒复合材料分散液；6)CsPbX3/Au纳米颗粒的制备：Au
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【专利技术属性】
技术研发人员：张帅，张晶，丁建宁，张婧，袁宁一，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：