[发明专利]一种金属卤化物钙钛矿CsPbX3

说明书

本发明涉及发光材料的技术领域，具体涉及一种金属卤化物钙钛矿CsPbX₃在光催化仿生生物合成的应用，利用金属卤化物钙钛矿CsPbX₃的长余辉发光性质应用在光催化生物合成中。本发明中发现金属卤化物钙钛矿CsPbX₃的长余辉发光时长达1h以上。本发明将金属卤化物钙钛矿CsPbX₃的长余辉发光应用在光催化生物合成中，钙钛矿的长寿命光生电子可以提高光催化生物合成的产量。本发明可以扩大钙钛矿材料在能源方面的应用，为人工光合作用的发展带来新的启发。本发明中构建的光催化生物合成体系，光量子产率高达3.24％，体现了钙钛矿的长余辉发光性质的对光催化活性的重要价值。

技术领域

本发明涉及发光材料的技术领域，具体涉及一种金属卤化物钙钛矿CsPbX₃在光催化仿生生物合成的应用。

背景技术

金属卤化物钙钛矿具有独特的光电性质，如载流子迁移率高、量子产率高、带隙可调等，被广泛用于太阳能电池、发光二极管、光电探测器等领域，其中钙钛矿太阳能电池的光电转换效率在短时内已经发展到接近商业化的硅基太阳能电池，钙钛矿LED的内量子效率也已经接近100％。钙钛矿材料的光电性质与其微观结构密切相关。据报道，通过掺杂等方法调节钙钛矿中的微观结构，可以改变钙钛矿的晶体结构、电子结构、带隙和结晶度等，从而提升钙钛矿的发光效率、载流子传输能力、稳定性等性质。研究钙钛矿材料的微观结构与光电性能之间的构效关系，对深入理解钙钛矿的光电性质、推进钙钛矿的应用具有重要意义。

缺陷是晶体中偏离理想结构的不完整区域，是材料中最常见的一种微观结构。钙钛矿纳米晶中也存在缺陷，由于钙钛矿晶体的形成能低、生长速度快，不可避免的会形成晶体缺陷，如卤素空位、铅空位和间隙等。缺陷对半导体材料的光电性质有重要影响，缺陷可以在能级之间的空白区域形成新的电子跃迁能级，从而改变材料的带隙并调控材料的光吸收和发射性质。此外，缺陷可以储存载流子增加材料的发光寿命，还可以通过捕获光生载流子抑制电子和空穴的复合，促进电子和空穴向底物的传递，从而提高材料的光催化性能。钙钛矿中的缺陷会影响其带隙，也会捕获光生载流子，可以为钙钛矿带来新的光电性质。

金属卤化物钙钛矿已经被很多人合成出来，其具有优异的光电性质，如量子产率高、带隙可调等，但目前还没有人报道过金属卤化物钙钛矿的长余辉发光性质。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属卤化物钙钛矿CsPbX₃在光催化仿生生物合成的应用，利用金属卤化物钙钛矿的长余辉发光性质，应用在光催化生物合成中。

本发明实现目的所采用的方案是：一种金属卤化物钙钛矿CsPbX₃在光催化仿生生物合成的应用，利用金属卤化物钙钛矿CsPbX₃的长余辉发光性质应用在光催化生物合成中。

优选地，将采用光敏剂预处理CsPbX₃得到的光催化剂纳米颗粒与一定量的电子供体、辅酶、[Cp*Rh(bpy)H₂O]²⁺、氧化还原酶和缓冲液混合，加入原料并密封，然后在紫外或蓝光照射下反应一定时间，反应后，将所得溶液离心后取上清液，即得仿生生物合成产物。

优选地，反应体系中，所述辅酶的浓度为1-10mM，[Cp*Rh(bpy)H₂O]²⁺的浓度为0.02-0.2 mM，电子供体的浓度为5％-40％w/v，光催化剂纳米颗粒的浓度为0.2-2mg/mL，氧化还原酶的浓度为0.2-5mg/mL，缓冲液为PBS缓冲液，缓冲液的pH值为6.5-8，浓度为10-1000mM。