杂化钙钛矿量子点（核壳）及其SERS应用研究

作     者：王于月 

作者单位：重庆工商大学 

学位级别：硕士

导师姓名：韦晓兰

授予年度：2021年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 080501[工学-材料物理与化学] 070302[理学-分析化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

主      题：杂化钙钛矿量子点 核壳型 SERS 应用 

摘      要：杂化卤化钙钛矿(CHNHPbX)量子点(QDs,Quantum Dot)由于具有出色的光电特性,如高光致发光量子产率,高载流子迁移率以及制备便利等众多的优点,在各种光学和电子领域具有广泛的应用。但是,由于其性能稳定性较差的表现大大限制了其商业发展。用低温合成替代传统的高温合成,用短链烷基烃配体辛胺替代传统长链烷基烃配体合成,既降低了能耗又提高了量子点的光学性能;通过调控沉淀以及前体溶剂的比例(V/V)、两种配体间的比例(C/C)、配体的加入量(C/C)、温度(T)等单因素实验参数,以PL(Photoluminescence intensity)为衡量标准,对合成单分散杂化卤化钙钛矿(CHNHPb X)量子点(QDs)进行条件优化;同时,结合响应面实验设计法,研究得出交互作用排序结果为:C/CTC/C。进一步优化合成条件为C/C=6.1、C/C=2.5、T=48°C、V/V=40。将低温辛胺法在优化条件下所合成的QDs与现有油胺、油酸体系所合成的QDs进行对比分析:分别通过X射线衍射分析、透射电子显微镜、热重分析、微商热重分析、荧光吸收光谱、紫外-可见光吸收光谱以及稳定性测试等对两种QDs进行对比分析。研究结果表明优化后的QDs具有更高的晶体质量,且其具有更优异的热、水以及光稳定性,此外通过荧光寿命分析其还具有更快的载流子迁移率。同时,优化后QDs粒径约3.3 nm接近玻尔半径,并且比现的(约8.5 nm)小得多。研究使用一锅法原位水解合成CHNHPbBr@SiOQDs,得到提高稳定性的CHNHPbBr量子点,并通过调控TESO、氨水添加量、水解时间等单因素参数以优化SiO 壳厚度、量子点性能等。结果表明CHNHPbBr@SiO具有较好的水稳定性、储存寿命以及光稳定性。此外,本文还研究了杂化钙钛矿量子点的SERS(Surface Enhanced Raman Spectroscopy)应用。研究制备了量子点薄膜及其核壳型薄膜,并探讨了将钙钛矿量子点薄膜应用于SERS以及对其增强的影响。利用离子交换调控不同卤素的杂化钙钛矿对于SERS的影响,其中CHNHPbBr在996 cm位置增强效果最好,增强因子为4.70×10。CHNHPbBr@SiO增强因子为1.3×10虽然将其应用于增强红外光谱已有研究,而将其应用于SERS的研究尚缺,且实验表明其具有良好的增强效果,故而其具有较好的应用前景。