[發明專利]一種錳摻雜純無機鈣鈦礦-Au納米晶異質結及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010599721.4
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111710745B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 陳威威;黃義;唐孝生
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H01L31/072
• 分類號: H01L31/072;H01L31/036;B81B7/00;B81C1/00
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發明涉及一種錳摻雜純無機鈣鈦礦?Au納米晶異質結及其制備方法和應用，屬于納米材料技術領域。本發明的錳摻雜純無機鈣鈦礦?Au納米晶異質結，將球形的Au顆粒直接生長在錳摻雜純無機鈣鈦礦形成的納米晶上形成一種異質結，具有分散性好、結晶性好、光學性能優異的特點，同時還具有較好的光學穩定性，在太陽能電池或光催化等領域具有廣泛的應用前景。本發明一種錳摻雜純無機鈣鈦礦?Au納米晶異質結的制備方法，具有制備方法簡單、可控等優點，適合工業生產。

技術領域

本發明屬于納米材料技術領域，具體涉及一種錳摻雜純無機鈣鈦礦-Au納米晶異質結及其制備方法和應用。

背景技術

近年來，全無機鈣鈦礦CsPbX₃(X＝I,Br,Cl)納米晶作為新型的光電材料，以其高發光效率、帶隙可調、低缺陷密度、較長的載流子壽命以及環境穩定性，在光電領域展現出巨大的潛力，該納米晶的研究熱度也在持續增加。2015年以來，研究者們通過改變CsPbX₃納米晶的表面配體、反應溫度或者反應時間，制備了CsPbX₃納米線、納米球、納米管以及納米片。而關于CsPbX₃納米晶異質結的報道較少。2008年，Banin實驗室發明了一種實驗方法，將金(Au)納米顆粒生長在CdSe納米棒的兩端，形成了Au-CdSe異質結構，賦予了CdSe納米棒新的功能特性，比如：Au-CdSe異質結構展現出自然的接觸點，可以用來制備納米器件。眾所周知，Au在半導體中會產生等離子體場效應，從而影響它們的光催化和光伏性能。此外，從半導體異質結的發光效率降低可以看出，激子-等離子體的相互作用也可以影響激發態的失活。因此，合成CsPbX₃-Au異質結的可以探究很多有意義的光電性能。相關的研究也隨之處于逐步進行之中。

然而，關于摻雜的鈣鈦礦納米晶與Au的異質結構尚未有相關報道。需要進行進一步的研究，對由摻雜的鈣鈦礦納米晶與Au形成的異質結構的方法以及形成的結構的光學性能進行探討。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的之一在于提供一種錳摻雜純無機鈣鈦礦-Au納米晶異質結；本發明的目的之二在于提供一種錳摻雜純無機鈣鈦礦-Au納米晶異質結的制備；本發明的目的之三在于提供一種錳摻雜純無機鈣鈦礦-Au納米晶異質結在太陽能電池或光催化方面的應用。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

1.一種錳摻雜純無機鈣鈦礦-Au納米晶異質結，所述納米晶異質結包含錳摻雜純無機鈣鈦礦材料中形成的納米晶和生長在所述納米晶上的Au顆粒。

優選的，所述純無機鈣鈦礦材料為CsPbCl₃材料。

優選的，所述納米晶的形狀為方形或類方形；所述Au顆粒為球形。

2.上述納米晶異質結的制備方法，所述方法包括如下步驟：

將三辛基膦加入到錳摻雜純無機鈣鈦礦材料中形成的納米晶的甲苯溶液中，攪拌30min后形成含有三辛基膦取代的表面配合基；

然后加入HAuCl₄·3H₂O，常溫下攪拌10min使HAuCl₄·3H₂O水解，即可得到所述錳摻雜純無機鈣鈦礦-Au納米晶異質結。

優選的，所述三辛基膦與溶液中含有的納米晶之間的體積質量比為2:1，μL:mg，所述溶液中納米晶的濃度為3mg/mL。

優選的，所述HAuCl₄·3H₂O與所述溶液中的納米晶的質量比為1:3。

優選的，所述錳摻雜純無機鈣鈦礦材料中形成的納米晶按照如下方法制備：