[发明专利]一种金属铟掺杂溴化铅铯钙钛矿量子点光催化剂、制备方法及其在还原二氧化碳中的应用

说明书

本发明公开了一种金属铟掺杂CsPbBr₃钙钛矿量子点光催化剂，该催化剂以卤素钙钛矿量子点为载体，在其中掺杂入金属铟作为活性中心；其制备方法包括以下步骤：S1.制备含金属铟和溴化铅前驱液；S2.制备碳酸铯前驱液；S3.将碳酸铯前驱液迅速注射入含金属铟和溴化铅前驱液中反应，冰浴冷却，终止反应；S4.通过甲苯和丙酮的反复洗涤，交换催化剂表面配体；S5.持续抽真空状态下烘干，制得光催化剂。本发明所公开的金属铟掺杂CsPbBr₃钙钛矿量子点光催化剂的光催化还原二氧化碳性能是纯相CsPbBr3钙钛矿量子点光催化剂的1.48‑3.25倍，极大的提高了CsPbBr₃钙钛矿量子点光催化剂的稳定性。

技术领域

本发明涉及光催化剂制备技术领域，具体涉及一种金属铟掺杂溴化铅铯(CsPbBr₃)钙钛矿量子点光催化剂、制备方法及其在还原二氧化碳中的应用。

背景技术

通过利用可持续的清洁太阳能净化环境污染和将太阳能转化为化学能，可以解决当今社会面临的日益严峻的环境污染和能源短缺的问题。光催化剂可以直接利用太阳光或人照光，并且在环境保护、材料科学和太阳能转化领域表现出了巨大的应用潜力方面受到了人们的广泛关注。在太阳光驱动下，利用光催化材料在温和的反应条件下，实现催化二氧化碳转化为可再生能源，实现碳循环利用，一直是科学工作者的重大课题。在光催化转化二氧化碳技术的发展过程中，光催化材料是其中的重中之重，在过去的几十年中，科研工作者一直致力于研发新型，可控，活性高，稳定性好的光催化剂。

到目前为止，已经报道了各种各样的光催化剂，但由于大部分半导体材料对二氧化碳的吸附能力比较弱，对太阳光的吸收效率较低，催化体系的长期稳定性较差，导致二氧化碳还原效率相对较低，难以真正的实际应用。因此寻找一种长期稳定性好，对二氧化碳的吸附能力强的催化剂成为光催化二氧化碳还原实际应用的关键因素。

作为一种新兴的光电子半导体材料，钙钛矿量子点材料因其具有大的带隙可调性，有效的窄带发射，低成本和易于合成；具有优异的光学和电学性能以及在电光学领域的应用前景非常广阔而吸引了全世界的关注。但是，由于所有卤化钙钛矿材料都易于水解，因此通常对水分非常敏感。同时因为它们的水解，在环境大气中的晶体生长期间也会发生变化。因此，新兴的钙钛矿纳米材料在潮湿环境中的不稳定性是其潜在应用的瓶颈。

同时CsPbBr₃量子点材料作为一种新型应用于光催化还原二氧化碳的光催化剂，因量子点材料具有的表面与界面效应，小尺寸效应，量子效应，在催化过程中以单分散形式存在，不会因为团聚或引入许多缺陷而导致催化活性的下降等优异的特性受到广泛关注。但是在光催化二氧化碳还原应用中CsPbBr₃存在对湿度敏感，对二氧化碳吸附能力弱，光催化还原选择性不理想等问题在该领域的应用仍然十分有限。

发明内容

本发明提供了一种金属铟掺杂CsPbBr₃钙钛矿量子点光催化剂、制备方法及其在还原二氧化碳中的应用，以解决背景技术存在的问题。

为解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种金属铟掺杂CsPbBr₃钙钛矿量子点光催化剂，该催化剂以卤素钙钛矿量子点为载体，在其中掺杂入金属铟作为活性中心。

进一步地，所述卤素钙钛矿量子点为CsPbBr₃。

进一步地，金属铟掺杂进CsPbBr₃钙钛矿量子点晶格中，改变CsPbBr₃钙钛矿量子点八面体中阴阳离子的配位结构。

进一步地，所述量子点光催化剂中金属铟掺杂的摩尔占比为0.1％-1％。

本发明还提供一种金属铟掺杂CsPbBr₃钙钛矿量子点光催化剂的制备方法，包括以下步骤：