[發(fā)明專利]鈣鈦礦量子點/貴金屬納米顆粒復(fù)合材料制備方法

在審

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• 申請日: 2022-07-20
• 公開（公告）號: CN115197691A
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張帥;張晶;丁建寧;張婧;袁寧一
• 申請（專利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 主分類號: C09K11/02
• 分類號: C09K11/02;C09K11/58;C09K11/66;B01J27/135
• 代理公司: 常州市英諾創(chuàng)信專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32258
• 代理人: 李楠

本發(fā)明屬于鈣鈦礦量子點領(lǐng)域，涉及鈣鈦礦量子點/貴金屬納米顆粒復(fù)合材料制備方法，該復(fù)合材料具有良好的光催化活性，在5h內(nèi)可降解約69％的蘇丹紅III，可將其作為降解蘇丹紅III的新型光催化劑。本發(fā)明提出的合成方法是在鈣鈦礦量子點的前驅(qū)體CsX納米顆粒的表面先還原AuX，從而沉積Au，再進(jìn)行CsX與Pb(OA)₂的反應(yīng)，生成鈣鈦礦量子點/Au復(fù)合材料。而傳統(tǒng)方法是先合成鈣鈦礦量子點，再進(jìn)行Au沉積。本發(fā)明提出的方法可避免傳統(tǒng)方法中造成的鈣鈦礦量子點與Au⁺離子的反應(yīng)，避免副產(chǎn)物(如Cs₂Au₂Br₆)的產(chǎn)生，對量子點的合成和光催化應(yīng)用具有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鈣鈦礦量子點領(lǐng)域，涉及鈣鈦礦量子點/貴金屬納米顆粒復(fù)合材料制備方法。

背景技術(shù)

1958年，Moller等首次報道了全無機鈣鈦礦CsPbX₃(IPQDs，X＝Cl，Br，I)的晶體結(jié)構(gòu)。2014年，Kovalenko第一次用熱注射法合成了CsPbX₃(X＝Cl，Br，I)納米晶。

CsPbX₃量子點作為一種新型的光電材料，具有優(yōu)異的光致發(fā)光性能、超高量子產(chǎn)率、可調(diào)諧帶隙和窄發(fā)光峰。由于鈣鈦礦晶格中鹵化物快速運動，從而在溶液或固態(tài)中進(jìn)行快速、活性的陰離子交換反應(yīng)，這是鈣鈦礦量子點的一個獨特性質(zhì)。CsPbX₃量子點的量子限域效應(yīng)較顯著，可在室溫下表現(xiàn)出強烈的熒光效應(yīng)，其光致發(fā)光譜線寬度較窄，通常在12nm至42nm之間，量子產(chǎn)率可達(dá)50％至90％。與傳統(tǒng)的CdSe/CdS-ZnS量子點相比，在量子產(chǎn)率方面，CsPbBr₃量子點可達(dá)90％左右，遠(yuǎn)高于65％的CdSe/CdS-ZnS量子點。全無機鈣鈦礦量子點的高效發(fā)光主要源于其高激子結(jié)合能、表面鹵素自鈍化、CsPbX₃/X類量子阱能帶結(jié)構(gòu)三者的協(xié)同效應(yīng)。目前，主要通過兩種方式來調(diào)控IPQDs的發(fā)光波長：一是改變鹵素組成，其發(fā)射光譜隨Cl→Br→I逐漸紅移并變寬。二是利用量子限域效應(yīng)，通過調(diào)節(jié)量子點的尺寸來調(diào)控發(fā)光波長。高溫法中，在合適溫度范圍內(nèi)，量子點的尺寸隨反應(yīng)溫度的升高而增大，而量子點的發(fā)光波長將隨尺寸的增大而紅移，這種光譜調(diào)節(jié)機制是IPQDs所具有的獨特優(yōu)勢。目前，已有多種方法可以制備CsPbX₃量子點，其中有代表性的方法包括：1)熱注射,預(yù)加熱的Cs前驅(qū)體在特定溫度下注射到PbX₂溶液中形成納米晶；2)室溫法，將溶解在良溶劑中的CsX和PbX₂加入到不良溶劑中，溶解度的巨大下降立即產(chǎn)生高度過飽和狀態(tài)，從而導(dǎo)致快速再結(jié)晶。

蘇丹紅III是一種含有萘化合物的親脂性偶氮染料。除了用于油漆、機油和布拋光劑的染色外，它還被非法用作食品添加劑。自1995年以來，由于蘇丹紅化學(xué)結(jié)構(gòu)的性質(zhì)，對人體肝腎器官有顯著的毒性作用，具有致癌作用，從而被禁止作為食品添加劑。更重要的是，蘇丹紅染料通常是不溶于水的，一旦進(jìn)入消化系統(tǒng)就難以去除。因此，開發(fā)一種可行、有效的蘇丹紅污染物降解方法具有重要意義。

CsPbX₃(X＝Cl，Br，I)/Au納米顆粒復(fù)合材料具有良好轉(zhuǎn)換發(fā)光以及半導(dǎo)體性質(zhì)，作為轉(zhuǎn)換機制主體和光生電子轉(zhuǎn)移體，在可見光下其內(nèi)置電場、小尺寸的金納米顆粒和高比表面積可促進(jìn)更高的光吸收和載流子分離，從而獲得更好的光催化性能。本研究為利用鹵化物鈣鈦礦材料在光催化降解污染物方面的應(yīng)用開辟了新的途徑。目前，由于IPQDs光電應(yīng)用主要集中在太陽能電池、發(fā)光器件、激光器、光電探測器等，光催化等其他應(yīng)用很少被報道，這極大地限制了鈣鈦礦量子點在可見光下光降解蘇丹紅III等污染物的潛在應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷與不足，本發(fā)明針對上述問題，利用有機配體還原CsX表面的AuX，再與Pb(OA)₂溶液反應(yīng)，得到CsPbX₃/Au納米顆粒復(fù)合材料，該方法未見專利或非專利文獻(xiàn)報導(dǎo)。