[发明专利]一种CABI@C3

说明书

本发明公开了一种CABI@Csubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;异质结催化剂及其制备方法和应用，制备方法包括以下步骤：将g‑Csubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;纳米管粉超声分散于第一溶剂中得到形成g‑Csubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;分散液；将CsI、AgI和BiIsubgt;3/subgt;溶于第二溶剂中并剧烈搅拌得到Cssubgt;2/subgt;AgBiIsubgt;6/subgt;前驱体溶液；将Cssubgt;2/subgt;AgBiIsubgt;6/subgt;前驱体溶液滴入g‑Csubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;分散液中重结晶，剧烈搅拌，诱导瞬时过饱和形成沉淀，得到橙色浑浊液；将橙色浑浊液离心后去除上层清液，得到下层红色沉淀物；沉淀物干燥后得到CABI@Csubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;异质结催化剂。该异质结材料具有无毒、优异的光电响应、强光吸收能力、宽光响应范围能力、可见光响应，电子结构可调、光生载流子分离效率高等优点。

技术领域

本发明涉及钙钛矿催化剂技术领域，具体涉及一种CABI@C₃N₄异质结催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

能源需求及其环境污染是目前人类生活和工业化所面临的两个紧迫问题。据估计，到本世纪末，全球的能源需求将耗尽严重依赖的不可再生能源(煤炭、石油和天然气)。此外，燃烧这些传统能源产生的温室气体，以及化石燃料中的杂质产生的有害气体，是造成当前环境问题的重要因素。因此，人们正在进行大量的研究来发展可再生能源，以规避能源危机，同时改善环境问题。在替代能源中，太阳能与氢能最具吸引力，因为太阳提供免费的、可再生的、丰富的和可持续的能源，太阳光到达地球表面的能量是我们目前消耗的10000倍，预计太阳能在未来可以满足全球能源消耗的很大一部分需求；同时，氢能具有清洁可再生、高燃烧、高热值、低能耗、储运方便等优点。利用太阳能的一种可行方法是将其转化为化学能。利用光催化，即光被用来激发或改善化学反应，可以从水中提取氢气。因此，开发面向未来可持续发展的高效、稳定、低成本的光催化析氢催化剂是很重要的。由于含有丰富的元素和良好的光催化剂催化性能有望更便宜、更适合应用，发现了一系列高效的光催化材料，如TiO₂、CdS、AgPO₄、BiVO₄、Ag/AgCl、量子点和无金属催化剂，包括氮化碳、碳化硼、p掺杂石墨烯、磷和有机聚合物等。尽管许多光催化剂正在开发和研究中，但由于其转化效率低，大多数仍远未得到工业应用。考虑到对清洁能源和环境修复的日益增长的需求，有效的光催化剂应该具有良好的能带结构、大表面积、高结晶度、无毒安全，并可以生产和大规模应用。

在众多半导体光催化剂材料中，钙钛矿及其衍生物由于其高度可定制的结构和物理化学性质，作为光催化材料受到了广泛的关注。由于O-2p轨道对钙钛矿氧化物VBM周围的态密度(DOS)的主要贡献，将其VBM水平固定在+3.0V左右，因此大多数以钙钛矿氧化物为基础的光催化剂由于其宽带隙，获得的可见光很少。因此，在过去的十多年里，研究人员研究了非氧化物钙钛矿，如卤化物钙钛矿，它们显示出优异的光电性能。卤化物钙钛矿的一般公式为ABX₃，其中A为一价阳离子，如MA、FA、Cs⁺或Rb⁺；B为二价金属离子，可为Pb²⁺或Sn²⁺；X为卤素离子(Cl、Br和I)。