一种一维溴化铅铯钙钛矿纳米线光催化剂、制备方法及其在还原二氧化碳中的应用

本发明涉及光催化剂制备，具体涉及一种一维溴化铅铯(cspbbr3)钙钛矿纳米线光催化剂、制备方法及其在还原二氧化碳中的应用。

背景技术：

1、工业社会的发展导致的大气环境中二氧化碳的累积对人类生存的环境带来了严峻的挑战。利用绿色可持续的太阳能通过光催化技术将二氧化碳转化为具有经济价值的物质能同时解决目前的环境与能源问题，因此光催化二氧化碳还原技术受到了人们的广泛关注。尽管光催化剂发展已有几十年，但其性能仍难以满足实际需求，因此开发性能更加优异的新型的光催化剂仍然是广大科研工作者追求的目标。

2、金属卤化物钙钛矿纳米晶材料因其优异的吸光性、载流子迁移距离长、组成可调等特点在光伏、光致发光、光催化等领域收到广泛关注。目前已有许多关于金属卤化物钙钛矿纳米晶材料成功应用于光催化二氧化碳还原的报道，以cspbbr3纳米晶为例，作为一种典型的金属卤化物钙钛矿材料，其具有优异的光电转化性质，然而在光催化过程中严重的电子-空穴的复合使得这类材料的实际催化效果仍存在活性低的问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种一维cspbbr3钙钛矿纳米线光催化剂、制备方法及其在还原二氧化碳中的应用，以解决背景技术中所述的问题。

2、为了解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、一种一维cspbbr3钙钛矿量子点光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

4、s1.制备含铯的前驱液；

5、s2.制备含铅的前驱液；

6、s3.将步骤s1制得的碳酸铯前驱液迅速注射入步骤s2制备的含溴化铅的前驱液中反应，冰水浴猝灭反应；

7、s4.通过正己烷反复离心洗涤，去除残余的杂质；

8、s5.重新分散在正己烷中，制得一维cspbbr3钙钛矿纳米线光催化剂的分散液。

9、进一步地，步骤s1中铯离子来自包括碳酸铯、溴化铯、醋酸铯中的一种或多种。

10、进一步地，步骤s1中含铅可溶性盐包括碳酸铅、溴化铅、醋酸铅中的一种或多种。

11、进一步地，步骤s1中制备含铯的前驱液，其方法如下：向15ml十八烯中加入1.4ml油酸以及400mg碳酸铯，然后在真空条件下加热至120℃并保持1h，随后通入氩气并升温至150℃，直至固体完全溶解，即制得含铯的前驱液。

12、进一步地，步骤s2中制备含铅的前驱液，其方法如下：向7ml十八烯中加入140mg溴化铅，然后在真空条件下加热至120℃并保持1h，随后通入氩气并向其中注射加入1.1ml辛胺以及1.4ml油胺，并将温度提升至125℃并保持15min，制备含铅的前驱液。

13、进一步地，步骤s3中反应温度为125℃，反应时间为30s～20min。

14、进一步地，步骤s3中反应冰水浴猝灭反应。

15、进一步地，步骤s4中离心洗涤的转速为7000rpm，进行分离处理10min，随后向沉淀中加入10ml正己烷并在离心机中以5000rpm进行分离处理10min。

16、本发明还提供一种一维cspbbr3钙钛矿纳米线光催化剂的应用，应用于二氧化碳还原中。

17、本发明具有以下有益效果：

18、为了解决cspbbr3钙钛矿量子点光催化活性低的问题，本发明合成了一种新型的长径比可调的一维cspbbr3纳米线，该一维纳米线结构保留了量子点的纳米限域效应优势的同时，降低了限域结构对载流子复合的负面作用，提高了光生电子-空穴的分离效率，促进了光催化还原二氧化碳的活性。

技术特征：

1.一种一维cspbbr3钙钛矿量子点光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的cspbbr3钙钛矿纳米线光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤s1中铯离子来自包括碳酸铯、溴化铯、醋酸铯中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的cspbbr3钙钛矿纳米线光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤s1中含铅可溶性盐包括碳酸铅、溴化铅、醋酸铅中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的cspbbr3钙钛矿纳米线光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤s1中制备含铯的前驱液，其方法如下：向15ml十八烯中加入1.4ml油酸以及400mg碳酸铯，然后在真空条件下加热至120℃并保持1h，随后通入氩气并升温至150℃，直至固体完全溶解，即制得含铯的前驱液。

5.根据权利要求1所述的cspbbr3钙钛矿纳米线光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤s2中制备含铅的前驱液，其方法如下：向7ml十八烯中加入140mg溴化铅，然后在真空条件下加热至120℃并保持1h，随后通入氩气并向其中注射加入1.1ml辛胺以及1.4ml油胺，并将温度提升至125℃并保持15min，制备含铅的前驱液。

6.根据权利要求1所述的cspbbr3钙钛矿纳米线光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤s3中反应温度为125℃，反应时间为30s～20min。

7.根据权利要求1所述的cspbbr3钙钛矿纳米线光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤s3中反应冰水浴猝灭反应。

8.根据权利要求1所述的cspbbr3钙钛矿纳米线光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤s4中离心洗涤的转速为7000rpm，进行分离处理10min，随后向沉淀中加入10ml正己烷并在离心机中以5000rpm进行分离处理10min。

9.一种根据权利要求1-8所述方法制备的cspbbr3钙钛矿纳米线光催化剂。

10.一种根据权利要求9所述方法制备的一维cspbbr3钙钛矿纳米线光催化剂的应用，其特征在于：应用于二氧化碳还原中。

技术总结
本发明公开了一种一维CsPbBr<subgt;3</subgt;钙钛矿量子点光催化剂的制备方法，包括以下步骤：S1.制备含铯的前驱液；S2.制备含铅的前驱液；S3.将步骤S1制得的碳酸铯前驱液迅速注射入步骤S2制备的含溴化铅的前驱液中反应，冰水浴猝灭反应；S4.通过正己烷反复离心洗涤，去除残余的杂质；S5.重新分散在正己烷中，制得一维CsPbBr<subgt;3</subgt;钙钛矿纳米线光催化剂的分散液。本发明的催化剂应用于光催化还原二氧化碳，活性是零维钙钛矿量子点的7倍；一维纳米线的结构在径向上保留了量子点的纳米限域效应优势的同时在轴向上避免了限域结构对载流子分离的抑制，提高了光生载流子的分离效率。

技术研发人员：盛剑平,石恒,何烨,董帆
受保护的技术使用者：电子科技大学长三角研究院（湖州）
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1