本发明属于光电催化水分解领域,具体涉及一种cspbbr3 fqn光电催化剂及其制备与应用。
背景技术:
1、随着工业化的快速发展,随之而来的是巨大的能源消耗和严重的环境污染问题。人类高质量的生活产生温室气体的速度很快,而且没有下降的趋势,因此,低碳社会迫在眉睫。低碳技术创新要求清洁能源的开发利用。太阳能是取之不尽、用之不竭的能源,在能源供应方面取得了重大进展。利用太阳能分解水产生氢气和氧气被认为是产生清洁能源最有前途的方法之一。
2、金属氧化物半导体例如tio2、wo3、fe2o3和bivo4等引起了研究热潮。尽管它们相对稳定,但由于其带隙宽,载流子迁移率差,导致光电催化水分解氧化反应时光吸收差,电子电导率低。过度金属硫化物表现出显著的吸光系数和有利于驱动光电催化水分解应的热力学动力。然而,光腐蚀会导致光催化剂失活。
3、cspbbr3材料在光电子应用方面取得显著的成就并且被引入到光催化剂的库中。cspbbr3材料具有带隙可调、光吸收系数高、载流子寿命长、价格低廉等突出特点,被广泛应用于分解水,光还原co2和有机物降解等光催化等领域。cspbbr3量子点和cspbbr3薄膜均可作为光电催化剂,但是cspbbr3量子点光电催化活性低和cspbbr3薄膜在结晶过程中造成薄面表面存在大量缺陷,光生电子空穴对容易发生非辐射复合,阻碍了光生载流子的有效传输,其光电催化活性有待进一步提升。
技术实现思路
1、针对上述存在问题或不足,为解决现有cspbbr3薄膜光电催化剂由于表面存在大量缺陷光电催化活性不佳的问题,本发明提供了一种cspbbr3fqn光电催化剂及其制备与应用。
2、本发明通过以下技术方案予以实现:
3、一种cspbbr3fqn光电催化剂的制备方法,包括以下步骤:
4、步骤1、将溶于正己烷浓度4-6mg/ml的cspbbr3量子点,旋涂1层于cspbbr3薄膜上,干燥后制成cspbbr3fq1;n为旋涂的层数,取1-3;
5、步骤2、在步骤1所得cspbbr3fq1的旋涂面,再次旋涂1层步骤1所述cspbbr3量子点,干燥后即得cspbbr3fq2;
6、步骤3、在步骤2所得cspbbr3fq2的旋涂面,再次旋涂1层步骤1所述cspbbr3量子点,干燥后即得cspbbr3fq3。
7、进一步的,所述n=2。
8、进一步的,所述溶于正己烷的cspbbr3量子点的浓度为5mg/ml,采用2000rmp旋涂30s。
9、进一步的,所述干燥为空气中自然晾干或氮气吹干。
10、本发明提供的cspbbr3fqn光电催化剂中采用cspbbr3量子点钝化cspbbr3薄膜表面缺陷制得,从而有效抑制光生载流子的重组,显著提高载流子的分离和传输速率。cspbbr3fqn的光电流密度显著高于cspbbr3量子点(0.40ma cm-2)和cspbbr3薄膜(1.62macm-2)光电催化器件。实现在标准光源辐射下,cspbbr3fqn光电催化剂的光电流密度在1.23vrhe偏压下高达3.82ma cm-2。在铯铅溴钙钛矿催化剂材料中具有优异的光电催化活性。
11、综上所述,本发明通过cspbbr3量子点钝化cspbbr3薄膜表面的缺陷,提高了钙钛矿的结晶度。并且有效抑制了光生载流子的重组,提高了载流子的分离和传输效率,解决了光生电子空穴对非辐射复合的问题,因此提升了光电催化剂的光电催化效率。cspbbr3钙钛矿材料制备工艺简单、价格低廉并且具有优异的光电性能。其远超过电解水所需的单节开压,决定了cspbbr3钙钛矿材料是理想的光电催化分解水材料。为钙钛矿材料应用与光电催化分解水提供了研究思路。
1.一种cspbbr3fqn光电催化剂的制备方法,包括以下步骤:
2.如权利要求1所述cspbbr3fqn光电催化剂的制备方法,其特征在于:所述n=2。
3.如权利要求1所述cspbbr3fqn光电催化剂的制备方法,其特征在于:所述溶于正己烷的cspbbr3量子点的浓度为5mg/ml,采用2000rmp旋涂30s。
4.如权利要求1所述cspbbr3fqn光电催化剂的制备方法,其特征在于:所述干燥为空气中自然晾干或氮气吹干。
5.如权利要求1所述cspbbr3fqn光电催化剂的制备方法,其特征在于,所述cspbbr3量子点采用以下步骤制备:
6.一种cspbbr3fqn光电催化剂,其特征在于:采用上述权利要求1-4任一方式制备。
7.一种cspbbr3fqn光电催化剂,其特征在于:作为光电阳极应用于光电催化水分解。