先进制造技术

本发明公开了一种多级孔TiO2/量子点复合材料的制备方法，多级孔TiO2颗粒的直径在5～500nm，是一种多级孔材料，量子点的直径在1～20nm，量子点均匀的分布在多级孔TiO2颗粒表面。本发明通过分步骤真空纳米浇注法制备得到多级孔TiO2/量子点复合材料，首先配制不同量子点前驱溶液，称取一定量多级孔TiO2粉体，分步加入各种量子点前驱溶液，在真空状态下浇注吸附，然后烘干，焙烧得到多级孔TiO2/量子点复合材料。本方法降低了材料合成成本，工艺简单，制备的材料中，量子点在TiO2颗粒表面分布均匀，具有多级孔结构，在光电材料和光催化材料等领域具有重要意义。

能源短缺和环境污染是人类面临的两大难题，充分利用太阳能的转换能量和光催化降解有机物研究成为当前各国研究的热点。多级孔半导体氧化物，如TiO2、SiO2、ZnO、SnO2、Bi2O3等，在光学、传感、光催化、光伏、电催化和磁学等方面表现出优异的性质，并且以其原料丰富，成本低廉，合成工艺简单等优点受到广泛的关注和重视。单一的多级孔半导体氧化物禁带宽度较宽，吸收光谱范围窄，通过在其表面复合量子点，调节量子点颗粒的尺寸，形状或成份比例，改变禁带宽度，优化复合材料能级与太阳光中可见光谱匹配程度，扩宽光谱响应范围。因此合成多级孔氧化物半导体/量子点复合材料成为研究的热点，此复合材料在光电转换、光催化等领域具有重要的意义。目前常用的II-VI系量子点，如CdSe，CdS，CdTe，PbS，PbSe和PbTe等，但Cd，Pb等有毒元素的使用限制了其应用前景。三元硫属化物CuAB2(A＝In，Ga；B＝Se，Se，Te)是I-III-VI族半导体化合物材料，为直接带隙半导体，其禁带宽度更有利于太阳光的吸收，而且有较高的吸收系数和较低的毒性，且我国稀土元素储量丰富，是一类较为理想的量 子点原材料。

结合图1b，1c与图2、图3之间的对比，可以看出实施例1中用多步骤真空纳米浇注法制备的多级孔TiO2/CuInGaS2量子点复合材料，是一种多级孔材料，空隙均匀，量子点均匀分布在多级孔TiO2颗粒表面，量子点尺寸为2～5nm，可以更好的吸收光子，利于电子传输。由EDS图谱显示实施例1中多级孔CuInGaS2量子点的各个元素都存在。

译

[0032] 图4为实施例1中多级孔TiO2、实施例1、2和3制备的多级孔TiO2/量子点复合材料紫外可见吸收光谱的对比图。通过对比图可以看出，实施例1中的多级孔TiO2/CuInGaS2量子点复合材料，相较于其他方法制备的复合材料，其拓宽了光吸收范围，且出现了吸收峰红移，在光催化和太阳能电池等的应用上具有更好的效果。