[发明专利]一种原位生成钙钛矿异质结光催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种原位生成钙钛矿异质结光催化剂，该光催化剂由CsPbBr₃和CsPb₂Br₅两相构成异质结形式存在。本发明的催化剂应用于光催化还原二氧化碳，活性是纯相CsPbBr₃钙钛矿量子点的3.63倍；同质异质结的成功构建，即保留了纯相CsPbBr₃钙钛矿量子点所具有的小尺寸效应和颗粒限域效应，又提高了电子‑空穴的分离效率，增强了钙钛矿量子点材料的活性和稳定性。相对于其他专利所报道的异质结而言，原位生成CsPbBr₃/CsPb₂Br₅钙钛矿异质结光催化剂，未引入新的元素，由一步反应形成，合成简单，反应条件温和。本发明使得钙钛矿量子点材料具有广泛的应用前景，同时在方法学研究上具有理论意义。

技术领域

本发明涉及光催化的技术领域，尤其涉及一种原位生成钙钛矿异质结光催化剂及其制备方法。

背景技术

在过去的几十年中，不可再生化学燃料燃烧所排放的二氧化碳所导致的能源危机、温室效应已经成为了人类社会面临的两个重大问题。通过捕获二氧化碳，并利用可再生能源将这种温室气体进一步还原转化为化学燃料(如CO，CH₄，CH₃OH等)被认为是最有潜力的解决方案之一，也一直是广大科研工作者热衷的课题。二氧化碳的还原因为其热力学上十分稳定而变得复杂，尽管存在这个问题，光催化二氧化碳减排仍然被视为一种有前景的可持续生产化学品的方法。

自从2013年卤化物钙钛矿被首次报道用于太阳能电池后，其优异的光电性能受到了人们的广泛关注，之后被应用于选择性有机反应、染料降解、水的可再生燃料生产等各种领域。其中全无机CsPbBr₃具有带隙可调，电荷传输距离长，光吸收效率高，温度稳定性好等优点成为了一种很有前景的光催化剂。然而CsPbBr₃量子点也和大多数钙钛矿量子点材料一样存在不稳定，光催化还原二氧化碳活性较低等问题，严重阻碍了CsPbBr₃量子点在光催化剂中的应用。

因此发明一种能够有效提高钙钛矿量子点材料活性和稳定性，同时保持钙钛矿量子点材料本有的优异性质的新型材料，不仅可以改变钙钛矿量子点材料在实际应用中无法稳定应用的格局，还在方法学研究上具有理论意义，使得钙钛矿量子点材料具有广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的为了克服目前大多数钙钛矿量子点光催化活性低和稳定性差的问题，提出了一种能够提升光催化活性，改变钙钛矿量子点稳定性，合成操作简便，反应条件温和的两相钙钛矿异质结光催化剂的制备方法。

本发明通过合成钙钛矿两相异质结，以CsPbBr₃为具体实施例，发明了一种简便，高效的方法增强钙钛矿量子点材料的稳定性以及光催化还原二氧化碳的活性。

本发明采用如下的技术方案：

一种原位生成钙钛矿异质结光催化剂，该光催化剂由CsPbBr₃和CsPb₂Br₅两相构成异质结形式存在。

进一步地，该光催化剂中的CsPbBr₃以量子点形态存在，具有CsPbBr₃钙钛矿量子点的基本特性。

进一步地，该异质结光催化剂两相化学组成相同，同质化异质结不需引入其他元素，反应简单。

本发明还提供一种原位生成钙钛矿异质结光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1.将含Cs可溶性盐，含Pb可溶性盐分别溶于有机溶剂，在保护气体下，加热使得所有盐充分完全溶解；

S2.将含Cs前驱液和含Pb前驱液加热混合反应，通过冰浴迅速降温，混合反应终止；