基于原位法制备的钙钛矿量子点的发光稳定性探究

针对钙钛矿量子点材料的稳定性问题,采用原位法制备了CsPbBr₃钙钛矿发光薄膜,并通过X射线衍射和AFM图像对薄膜进行了结构表征。利用355 nm的紫外光对薄膜进行了泵浦,研究了该薄膜被多次加热、降温以及泡水后的荧光变化。实验发现,此方法制备的钙钛矿薄膜在被多次加热后,降温过程中荧光具有可恢复性,同时泡水后具有很好的疏水稳定性.     

高稳定的溴铅铯量子点制备及发光二极管应用

通过合理设计钙钛矿量子点（Quantum Dots，QDs）的表面配体，采用在大气水氧暴露的环境中一步合成钙钛矿量子点的制备方法，以3-氨丙基三乙氧基硅烷为表面配体，采用热注入法直接制备二氧化硅包裹的溴铅铯量子点（CsPbBr3@SiO2 QDs）核壳结构. 研究反应时间对二氧化硅壳层厚度的影响，利用透射电子显微镜和X射线光电子能谱仪表征量子点核壳结构的形貌，分析材料的元素组成. 利用光谱仪表征材料在水、氧、光照等环境下的发光光谱，分析和讨论光谱的时间稳定性. 实验结果表明，反应时间为30 min时，可成功制备壳层均匀、形貌良好的CsPbBr3@SiO2 QDs. 得益于二氧化硅壳层的包裹和高分子膜的封装，量子点在刮涂成膜后，其光学薄膜仍保持优越的光致发光性能；在水氧环境下的稳定性得到了改善，置于水中180 d仍可保持较高的光致发光强度；进一步将量子点溶液应用于发光二极管器件，可实现较窄的发光峰和较高的光谱稳定性.     

CsPbX_3(X=Cl,Br,I)/PS复合薄膜制备及荧光性能研究

采用高温热注射法制备CsPbX_3(X=Cl,Br,I)无机钙钛矿量子点,利用透射电子显微镜(TEM),X线衍射仪(XRD),紫外-可见分光光度计(UV)和荧光光度计(PL)对CsPbX_3(X=Cl,Br,I)量子点形貌,晶相和光学性能进行表征分析.再使用离子交换法制备出可见光区域为417 714 nm波段的荧光量子点,取该波段量子点与聚苯乙烯甲苯溶液混合,采用滴涂法得到CsPbX_3(X=Cl,Br,I)/聚苯乙烯复合薄膜,通过对复合薄膜荧光性能的研究,发现与聚苯乙烯的复合能大大提高CsPbX_3(X=Cl,Br,I)无机钙钛矿量子点的荧光稳定性.     

磁控溅射制备CdS/ZnO复合薄膜及其光电性能研究

采用射频磁控溅射两步法制备出CdS/ZnO复合膜,并通过XRD、SEM、AFM、UV-vis、IPCE表征了制备的薄膜。SEM及AFM测试表明,相比于单独的CdS薄膜,CdS/ZnO复合膜的表面形成了更加明显的介孔结构;光电转换效率测试表明,相比单独的CdS薄膜,CdS/ZnO复合膜表现出更高的转换效率,0V(vs. Ag/AgCl)偏压下,IPCE值由36.1%(410nm)增大到66.1%(410nm)。光电转换效率的增加一方面是由介孔表面引起的光吸收增加以及表面活性位增多引起;另一方面,两种半导体的复合形成异质结,异质结的形成促进了光生电子-空穴的分离,提高了薄膜的光电转换效率。     

CdSe/CdS量子点共同敏化TiO_2纳米管阵列光阳极研究

为了探究量子点共敏化对TiO_2纳米管阵列太阳能电池的光电转换效率的影响,采用连续离子层沉积法制备了不同循环沉积次数的Cd Se量子点敏化和Cd Se/Cd S量子点共敏化TiO_2纳米管阵列光阳极,并采用能谱分析、扫描电子显微镜、X射线衍射、紫外吸收光谱等方法对光阳极进行了表征。以制得的光阳极组装了太阳能电池,并对其光电转换效率和伏安特性进行了测试。研究结果表明:制备的Cd Se/Cd S量子点共敏化太阳能电池比Cd Se量子点单独敏化的太阳能电池更有效地吸收长波太阳光,在波长为575 nm处最大光电转化效率达到35.3%,对640 nm波长的光仍然有超过10%的量子效率;最大短路电流密度为5.45 m A/cm2,开路电压为0.64 V,光电转换效率达到1.95%,Cd Se/Cd S量子共敏化太阳能电池光电转换效率比Cd Se量子点单独敏化的提高了约2倍。     

复合对电极CdS量子点敏化TiO_2纳米管太阳能电池

采用水热法和磁控溅射法相结合,在FTO导电玻璃上分别制备金属Pt和Cu1.8S/CuS薄膜,构成复合对电极,并将其成功应用到CdS量子点敏化TiO_2纳米管太阳电池中.这种复合对电极能够与多硫电解质相匹配,有效地提高量子点敏化太阳能电池的光电转化效率.利用X线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜电极(SEM)和透射电镜(TEM)对复合对电极和TiO_2纳米管光阳极的结构与形貌进行表征,通过AM1.5模拟太阳光测试系统对其光电性能进行表征.结果表明:复合对电相较与传统的Pt对电极和Cu1.8S/CuS单一对电极而言具有明显优势,提高了CdS量子点敏化太阳能电池的短路电流密度(9.27 m A/cm~2)、开路电压(0.577 V)和填充因子(49.4%),最终获得2.64%的光电转化效率.     

多孔SiO2减反射薄膜的低温制备及光伏应用

采用溶胶凝胶法,使用氨水催化前驱物正硅酸乙酯(TEOS)水解制备SiO2胶体.通过改变溶液浓度调节胶体粒子大小,旋涂低温制备不同折射率纳米多孔SiO2薄膜.使用激光粒度仪和透射电镜分析胶粒大小及分布,粒子分布均匀且在几十纳米范围;使用椭圆偏振仪、紫外/可见分光光度计、扫描电子显微镜表征减反射薄膜的光学性质和表面形貌,发现薄膜表面呈颗粒状且折射率较低,在400nm至800nm波段的透过率平均提高了4%.将溶胶涂在CdS/CdTe太阳电池基底背面,测试结果发现,使用减反射薄膜后电池吸收波段内量子效率(QE)提高,短路电流密度提高了4.45%;光电转换效率由11.50%提高到11.94%.     

多孔SiO2减反射薄膜的低温制备及光伏应用

采用溶胶凝胶法,使用氨水催化前驱物正硅酸乙酯（TEOS）水解制备SiO2胶体。通过改变溶液浓度调节胶体粒子大小,旋涂低温制备不同折射率纳米多孔SiO2薄膜。使用激光粒度仪和透射电镜分析胶粒大小及分布,粒子分布均匀且在几十纳米范围;使用椭圆偏振仪、紫外/可见分光光度计、扫描电子显微镜表征减反射薄膜的光学性质和表面形貌,发现薄膜表面呈颗粒状且折射率较低,在400nm至800nm波段的透过率平均提高了4%。将溶胶涂在CdS/CdTe太阳电池基底背面,测试结果发现,使用减反射薄膜后电池吸收波段内量子效率（QE）提高,短路电流密度提高了4.45%;光电转换效率由11.50%提高到11.94%。     

CsPbI3量子点在不同极性溶剂的光学特性

全无机钙钛矿CsPbI₃量子点具有发射谱线窄、荧光量子产率高和稳定性强等特点,在红光LEDs和新型太阳电池领域具有广阔的应用前景.本文通过热注入法在正己烷溶剂中合成了CsPbI₃ 量子点, 并对其结构和光学特性进行表征,结果表明,量子点主要的发光机制是量子限制区自由激子复合.通过改变溶剂的种类(正己烷、甲苯、乙酸乙酯、乙酸甲酯)对量子点的光学特性进行了调整,研究发现随着溶剂极性的增加,发光峰位从615 nm红移至660 nm,这是因为极性溶剂对量子点表面具有修饰作用,通过改变溶液极性实现CsPbI₃量子点发光峰位调节的条件为制备波长可调的光电器件提供了一定的实验参考.     

双层ZnS界面修饰ZnO球聚体基量子点敏化太阳能电池的光电性能

在量子点敏化太阳能电池中,降低严重的界面电荷复合是提高光电转化效率达到实际应用所面临的一个重大课题。本研究以Zn O球聚体为光阳极,分别采用化学浴沉积法(CBD)和连续离子层交互吸附与反应法(SILAR),在Zn O球聚体及CdS/Cd Se量子点的表面分别沉积ZnS,构筑双层ZnS修饰(ZnO/ZnS/Cd Se/Cd S/ZnS)的量子点敏化太阳能电池(QDSCs)以获得较高的光电转化效率;采用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)及紫外-可见分光光度计对光阳极薄膜的形貌、结构以及光吸收性能进行表征,并通过测试电池的光伏特性曲线、电化学交流阻抗谱来表征电池的电化学性能,探究内、外ZnS层对电池光电性能的影响。实验结果表明:双层ZnS修饰后,电池的光电转换效率(PCE)达到了2.80%,比仅有外层Zn S修饰的PCE(1.89%)提高了约32.5%;采用双层ZnS进行界面修饰可以有效降低界面电荷复合,提高QDSCs的性能,为太阳能电池的进一步应用提供重要的参考依据。     

ZnO纳米棒阵列的可控制备、改性及其光催化性能研究

通过一步电沉积法在不锈钢网基底上制备ZnO纳米棒阵列,然后采用水热法在ZnO纳米棒上包覆C,制得C/ZnO纳米复合结构。借助SEM、XRD、TEM、UV-Vis等对相关样品的形貌、结构、物相组成及光催化性能进行表征。结果表明,在沉积电压为-1.0 V的条件下所制备的ZnO纳米棒阵列具有长度适中、分布均匀及垂直取向的结构特点,纳米棒平均直径和长度分别为150 nm和1.35μm,在紫外光照射下其对亚甲基蓝的降解效率可达95.1%,催化稳定性良好;制得的C/ZnO纳米复合结构在可见光照射下对亚甲基蓝的降解效率相比ZnO纳米棒阵列有明显提升,并具有较高的催化稳定性。     

微波辅助合成CdTe量子点及在太阳能电池中的应用

以CdCl2和Na2TeO3为反应物,巯基丙酸作为稳定剂和还原剂,通过微波辅助法快速合成高质量CdTe量子点,用CdTe量子点和染料N719共敏化TiO2纳米管阵列,以此为光阳极组装敏化太阳能电池。采用X射线衍射、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、扫描电镜和透射电镜等分析手段对样品进行表征,最后测定太阳能电池的光电转化效率。相对于传统CdTe量子点制备过程,采用巯基丙酸同时作为还原剂和稳定剂可以将以往的两步反应简化为一步,不需要复杂操作和氮气保护,减少了实验过程中有毒气体的排放;同时采用微波辅助法制备,还可以使量子点的生长更加快速。随着微波加热时间的增加,制得的量子点粒径增大,荧光发射峰红移,紫外可见吸收峰红移,量子产率最高达到63.6%。以CdTe量子点和染料N719共敏化TiO2纳米管阵列为光阳极的太阳能电池短路电流密度达到3.82mA/cm2,开路电压为0.518V,填充因子为0.32,光电转换效率达到0.63%,比未敏化太阳能电池光电转化效率高出152%。     

ZnS量子点的制备及光催化性能研究

采用水热法制备了ZnS量子点纳米材料,利用X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对所制备的样品进行了结构和形貌表征.同时以环境中存在的抗生素污染物环丙沙星(CIP)为降解对象,研究了ZnS量子点的光催化性能.经研究表明,成功制备了ZnS量子点材料,且ZnS量子点材料在紫外光照射下能够明显的降解环境中存在的抗生素环丙沙星(CIP)污染物,降解效率达到80%,表现出良好的光催化性能,但其在可见光下照射下的光催化性能明显降低,降解效率仅有45.75%.     

PbS对电极的制备及其对量子点敏化太阳能电池光电性能的影响

采用电化学沉积法在ITO透明导电玻璃上制备PbS纳米晶薄膜,研究其对量子点敏化太阳能电池光电性能的影响.研究发现,该PbS纳米晶薄膜由粒径约几十纳米到几百纳米的颗粒堆积而成,形成了较疏松的薄膜结构.X线衍射分析表明,该PbS为立方相结构.采用PbS薄膜作为对电极,CdSe量子点敏化TiO2纳米晶薄膜为光阳极组装电化学电池,电池的效率由Pt对电极的0.045%增大到0.098%,表明PbS对电极的电催化活性优于Pt对电极.     

Ag-GO-TiO_2复合薄膜光催化降解双酚A

为改进TiO_2薄膜的光催化能力,采用溶胶-凝胶法制备氧化石墨烯(GO)掺杂TiO_2薄膜,并利用光化学沉积方法在GO-TiO_2薄膜表面沉积Ag纳米颗粒制备出Ag-GO-TiO_2复合薄膜.通过XRD、Raman、SEM、EDS、TEM和UVVis漫反射光谱对复合薄膜的晶体结构、表面形貌和光吸收范围等进行表征,并在紫外光照射条件下,进行复合薄膜光催化降解双酚A研究,以表征其光催化能力.结果表明:450℃退火后,TiO_2薄膜中仍保留有氧化石墨烯,薄膜表面沉积有Ag单质纳米粒子,且复合薄膜对紫外光吸收有所加强.紫外光照射30 min后,TiO_2薄膜、石墨烯掺杂物质的量比为3.2的GO-TiO_2薄膜和Ag-GO-TiO_2复合薄膜对双酚A溶液(质量浓度为50 mg/mL)的降解率分别为4.9%、16.7%和26.5%.研究表明在GO掺杂以及Ag纳米粒子沉积的共同作用下,TiO_2薄膜的光催化活性得到了有效提高.     

CdS量子点敏化压膜法制备TiO_2电极光电性能

使用压膜法制备了TiO2纳米晶薄膜,CdS量子点作为敏化剂被吸附在该薄膜上,然后将其制作成光电化学电池（PEC）。当入射光强为100mW/cm2时,该电池的最大能量转换效率为4.49%。在本文中,我们认为压膜法制备的TiO2薄膜增大了对CdS量子点的吸附量并改善了光生载流子的传输。     

纳米TiO2/水玻璃复合薄膜的制备及抗菌性能

采用水玻璃作粘合剂,氟硅酸钠作固化剂,在玻璃基底上低温制备了纳米TiO2光催化薄膜,并用UV-Vis,SEM,BJH等对薄膜的紫外光吸收性能以及表面形貌和结构特征进行了分析表征.同时,也对不同TiO2浓度的薄膜进行了杀菌实验,实验结果表明:尽管催化剂颗粒部分被包埋在粘贴剂中,此复合薄膜仍具有很高的光催化活性,在室内非直射阳光下(辐照度365 nm为0.42~0.49 mW/cm2),纳米TiO2催化剂的浓度为1%左右时,光催化薄膜对大肠杆菌的杀菌率最好,达到了98.5%.     

ACF担载TiO_2光催化降解甲醛的影响因素研究

采用溶胶-凝胶法（sol-gel）在活性炭纤维（ACF）表面制备了纳米TiO2薄膜光催化材料,利用XRD和SEM对薄膜进行了表征。使用该负载型纳米TiO2光催化材料处理室内空气中的甲醛污染物,分别研究了TiO2涂膜次数、甲醛初始浓度、相对湿度、温度以及光源等因素对甲醛降解效率的影响。实验结果表明,所制得的TiO2为锐钛矿型,平均粒径为20nm左右,TiO2涂膜次数为3层时甲醛降解效率最高;甲醛初始浓度越高降解效率越低,甲醛降解效率随温度升高而增大,相对湿度为48%时甲醛降解效率最高;一定波长（λ〈387nm）的紫外光照射是使用TiO2光催薄膜降解甲醛的必要条件。     

木材基银钛复合薄膜的制备及其可见光降解甲醛

 以水热合成法和银镜反应,以木材为基质,制备了微纳米结构的二氧化钛和纳米银复合薄膜。采用场发射电子扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、透射电镜（TEM）、光电子能谱仪（XPS）和紫外光分光光度计（UV-vis）,对制备的银钛复合薄膜负载的木材基材料微观形貌、晶型结构、化学状态及光学性能进行表征,通过实验证明该银钛复合薄膜负载的木材在可见光照射下具有降解甲醛的作用。结果表明,在可见光照射下,相比单纯的二氧化钛薄膜负载的木材,银钛复合薄膜负载的木材降解甲醛性能显著提升。在此异质结构的体系中,由于银的费米能级低于二氧化钛的导带能级,因此银纳米粒子可作为电子捕获中心以控制电子和空穴的分离,从而提高材料的光催化性能。     

硫化铅量子点的能带调控

摘要:纳米材料的研究在近年来是材料科学中研究的重点方向，而纳米硫化铅作为新型的具有特殊光学性能的材料在各个领域都受到广泛应用。我们通过实验以求控制其量子点的颗粒变化，从而进一步研究其本身性质的改变。文中我们采用化学液相法，使用溶液混合反应共沉淀制备硫化铅量子点，并通过X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和紫外可见分光光度计（UV-vis）进行表征分析。实验过程中我们成功的通过调制反应溶液的浓度和添加表面活性剂的方法改变了硫化铅量子点的颗粒尺寸，制备了粒径由7nm到20nm的硫化铅量子点。颗粒尺寸的变化也导致了量子点光学特性和能带的改变。从实验的结果上可看出，实验成功制备了结晶性良好的纯硫化铅量子点，再通过形貌及性能的表征分析后，发现量子点的能带岁颗粒尺寸大小变化的规律。通过对量子点本身光学性能的研究，我们可以使其在太阳能电池等领域获得更好的应用，同时对新型材料的发展起到促进作用。关键词:硫化铅；量子点；能带；调控