CsPbBr3量子点/MO(M=Si,Ti)复合材料的制备及性能研究

作     者：李宏渊 

作者单位：河南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孟哈日巴拉;刘书强

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：CsPbBr3量子点 稳定性 复合材料 光催化 

摘      要：全无机卤化物钙钛矿(Cs Pb X)材料由于其优异的光电性能,迅速发展成为了研究的热点。然而,Cs Pb Br量子点的稳定性低,极易分解,阻碍了其应用。为提高Cs Pb Br量子点的稳定性,我们使用氧化物(MO,M=Si,Ti)对Cs Pb Br量子点进行包覆,制备出了Cs Pb Br/MO复合材料,并采用XRD、TEM、EDX、紫外-可见光漫反射光谱和PL荧光光谱等技术对样品进行了表征,研究了Cs Pb Br量子点/MO复合材料的性能和水体系中稳定性,具体研究内容如下:(1)采用简单的过饱和重结晶法制备了Cs Pb Br量子点,通过调节制备温度来确定Cs Pb Br量子点的最佳制备方案。在30℃所制备的Cs Pb Br量子点的形貌类似立方状,制备的Cs Pb Br量子点分布均匀,分散性好,棱长在6～10nm之间,平均尺寸为8nm。Cs Pb Br量子点的可见光吸收性能好,在可见光区有宽的吸收带,将带边扩展到530nm,并且在紫外光下表现出了荧光特性。(2)采用溶胶-凝胶法,以四甲氧基硅烷(Si(OCH))为硅源,Si O包覆Cs Pb Br量子点制备出了Cs Pb Br/Si O复合材料。当原料Cs与Si的摩尔比为1:25时,所制备出的复合材料结晶性最好。Si O的包覆并未影响Cs Pb Br量子点的吸光性,并且在紫外光的激发下发射很强绿色光的荧光特性。制备的Cs Pb Br/Si O复合材料具有很高的稳定性,浸泡在水中48h未分解,仍然保持了良好的荧光强度。(3)以锡掺杂二氧化钛(Sn-Ti O)壳层包覆Cs Pb Br钙钛矿量子点,制备了核-壳结构Cs Pb Br/Sn-Ti O复合材料,并将其应用于水体系中光催化降解有机污染物。制备的核壳结构Cs Pb Br/Sn-Ti O复合材料分散性好,粒径尺寸分布在15～30nm范围内。Sn-Ti O壳层具有良好的结晶性,并且均匀包裹Cs Pb Br钙钛矿量子点,在水溶液中提供更好的保护作用。与P25相比,核壳结构Cs Pb Br/Sn-Ti O复合材料在宽波长范围的可见区内表现出显著的光吸收性,将光吸收带边扩展到了536nm处。以Rh B水溶液为模拟污染物,考察了Cs Pb Br/Sn-Ti O复合材料的光催化活性。在模拟太阳光照射下,Cs Pb Br/Sn-Ti O复合材料30min内催化降解率达到了96.6%,其降解反应速率常数为10.68×10min,比P25高出了5倍,且稳定性高,能够在水体系中持续工作很长时间。因此,Cs Pb Br/Sn-Ti O复合材料在利用太阳光处理污水中有机污染物方面具有很大的优势和应用前景。