摘要
有机-无机杂化钙钛矿因其优异的电学和光学性能引起了人们的极大关注。由于这种材料具有宽带隙，高吸收系数，低缺陷浓度和微米级扩散长度，非常适合光电催化领域的应用，但因为对空气湿度较敏感限制了其适用范围和条件。优异光催化剂需要同时具有好的光催化活性和循环稳定性。本课题选用铅卤钙钛矿MAPbX3(X=Br,I)材料作为研究对象，并利用具有丰富氨基和羟基基团的乙醇胺及有机碳球对材料进行改性，以提高材料的稳定性及光催化活性。 通过溶剂热法合成了具有高结晶度和低缺陷密度铅卤钙钛矿MAPbX3(X=Br，I)晶体，并利用SEM、XRD、FTIR、Uv-vis及光致发光光谱(Photoluminescence Spectroscopy，PL)测试手段优化了两种材料的最佳反应条件。通过循环伏安曲线(Cyclic Voltammetry,CV)，电化学阻抗谱(Electrochemical Impedance Spectroscopy,EIS)以及莫特-肖特基(Mott-Schottky,MS)电化学方法获得了材料半导体类型，平带电位和载流子浓度等电子结构信息，并计算出材料价带和导带位置。此外，在相同降解时间(40min)里，MAPbBr3表现出优于MAPbI3的光催化性能,这归结为前者较好的室温空气稳定性和较高的载流子浓度。 将乙醇胺分子引入钙钛矿MAPbBr3三维晶体结构，替代甲胺基团，以提高其空气湿度稳定性。通过加速湿度电化学测试实验，MAPbBr3在接触水分2s内立即变白分解，而乙醇胺钙钛矿在5min内仍然保持结构稳定性，具有更好的水分稳定性，改善钙钛矿环境稳定性较差的缺点，并基于Mott-Schottky分析材料平带电位和能带结构。光催化降解实验结果显示乙醇胺钙钛矿相较于MAPbBr3的光催化活性下降40%。这是由于乙醇胺作为有机疏水层虽然提高了湿度稳定性，但不利于载流子有效分离。 通过水热法合成了表面富含羟基基团的有机碳球(CS)，并利用机械化学研磨法成功的制备了不同质量百分比含量CS的MAPbBr3/CSx(x=0%，9%，17%，25%，50%)复合材料，通过SEM、XRD、FTIR、Uv-vis及PL测试结果验证MAPbBr3/CSx之间是由Pb-O-C化学键合。MAPbBr3/CSx光催化动力学速率常数0.03min-1与MAPbBr3(0.002min-1)相比提高了15倍。荧光光谱和电化学测试研究了载流子寿命和传输动力学行为，表明17%含量的碳球能够显著提高复合材料的电子传输效率（ket=4.6×107s-1），相比MAPbBr3的光催化效率提高了2倍。
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