[發(fā)明專利]一種多級(jí)孔TiO2/量子點(diǎn)復(fù)合材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410141127.5
• 申請(qǐng)日: 2014-04-10
• 公開（公告）號(hào): CN103881709A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙晉津;汪文娜;張江賓;王鵬;王蕾;王俊朋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 石家莊鐵道大學(xué)
• 主分類號(hào): C09K11/67
• 分類號(hào): C09K11/67;B01J27/04;H01L51/42
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多級(jí)孔TiO₂/量子點(diǎn)復(fù)合材料的制備方法，屬于半導(dǎo)體光電材料和光催化材料領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

能源短缺和環(huán)境污染是人類面臨的兩大難題，充分利用太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)換能量和光催化降解有機(jī)物研究成為當(dāng)前各國(guó)研究的熱點(diǎn)。多級(jí)孔半導(dǎo)體氧化物，如TiO₂、SiO₂、ZnO、SnO₂、Bi₂O₃等，在光學(xué)、傳感、光催化、光伏、電催化和磁學(xué)等方面表現(xiàn)出優(yōu)異的性質(zhì)，并且以其原料豐富，成本低廉，合成工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)受到廣泛的關(guān)注和重視。單一的多級(jí)孔半導(dǎo)體氧化物禁帶寬度較寬，吸收光譜范圍窄，通過(guò)在其表面復(fù)合量子點(diǎn)，調(diào)節(jié)量子點(diǎn)顆粒的尺寸，形狀或成份比例，改變禁帶寬度，優(yōu)化復(fù)合材料能級(jí)與太陽(yáng)光中可見光譜匹配程度，擴(kuò)寬光譜響應(yīng)范圍。因此合成多級(jí)孔氧化物半導(dǎo)體/量子點(diǎn)復(fù)合材料成為研究的熱點(diǎn)，此復(fù)合材料在光電轉(zhuǎn)換、光催化等領(lǐng)域具有重要的意義。目前常用的II-VI系量子點(diǎn)，如CdSe，CdS，CdTe，PbS，PbSe和PbTe等，但Cd，Pb等有毒元素的使用限制了其應(yīng)用前景。三元硫?qū)倩顲uAB₂(A＝In,Ga；B＝Se,Se,Te)是I-III-VI族半導(dǎo)體化合物材料，為直接帶隙半導(dǎo)體，其禁帶寬度更有利于太陽(yáng)光的吸收，而且有較高的吸收系數(shù)和較低的毒性，且我國(guó)稀土元素儲(chǔ)量豐富，是一類較為理想的量子點(diǎn)原材料。?

自從1972年Fujishima和Honda發(fā)現(xiàn)受輻射的TiO₂表面能發(fā)生水的持續(xù)氧化還原反應(yīng)以來(lái)，以其為代表的光電材料和光催化材料已得到廣泛的研究與應(yīng)用。多級(jí)孔TiO₂與量子點(diǎn)復(fù)合具有優(yōu)異的光吸收及紅外線反射等光學(xué)特性，Cho，J.W.等(Nanotechnology,2012，23，265401)用氯化亞銅、氯化銦、油胺和單質(zhì)硫合成的CuInS₂量子點(diǎn)，其尺寸為12nm左右，它的禁帶寬度1.37eV。Teng，H.S.等(J.Mater.Chem.，2012，22，3656)以氯化亞銅和氯化銦為前驅(qū)體鹽，油胺為絡(luò)合劑，正己烷為溶劑，單質(zhì)硫?yàn)榱蛟矗軇岱ê铣闪诵∮?nm的CuInS₂量子點(diǎn)，通過(guò)自組裝吸附在多級(jí)孔TiO₂薄膜中，其光電轉(zhuǎn)換效率僅為1.9％。已報(bào)道的文獻(xiàn)，多是通過(guò)繁雜的步驟合成量子點(diǎn)后，再通過(guò)雙功能團(tuán)等方法嫁接到TiO₂上，量子點(diǎn)與TiO₂結(jié)合處出現(xiàn)電子泯滅和不能有效傳遞電子的缺陷。本發(fā)明提出了一種在真空狀態(tài)下，在多級(jí)孔TiO₂顆粒上直接合成量子點(diǎn)，量子點(diǎn)分布均勻、合成步驟簡(jiǎn)單，在光電轉(zhuǎn)換和光催化等應(yīng)用上具有重要意義。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種多級(jí)孔TiO₂/量子點(diǎn)復(fù)合材料的制備方法，針對(duì)解決上述的技術(shù)現(xiàn)狀而提供的一種擴(kuò)寬光譜響應(yīng)范圍，步驟簡(jiǎn)單的制備半導(dǎo)體/量子點(diǎn)復(fù)合材料的方法。?

多級(jí)孔TiO₂/量子點(diǎn)復(fù)合材料的制備方法，步驟如下：?

(1)制備多級(jí)孔TiO₂粉體：將表面活性劑F127加入無(wú)水乙醇中，攪拌至溶液澄清后，滴加TiCl₄繼續(xù)攪拌，原料的摩爾比為F127∶EtOH∶TiCl₄＝1∶3397∶76，攪拌溫度40～60℃，然后放入高壓釜中，?80～250℃水熱2～24h；過(guò)濾干燥后，焙燒，退火，制備得到多級(jí)孔TiO₂粉體；?

(2)配制I-III-VI族CuInGaS₂量子點(diǎn)前驅(qū)溶液：配制0.01～5mol/L?InCl₃前驅(qū)溶液，0.01～5mol/L?GaCl₃前驅(qū)溶液，0.01～5mol/L?CuCl₂前驅(qū)溶液，0.01～10mol/L?Na₂S前驅(qū)溶液；?