一种通过形貌调变改善卤基钙钛矿光催化性能的方法，具体如下：将不同形貌的卤基钙钛矿分散于氢卤酸水溶液中，再加入次磷酸和产氢助催化剂，最后置于光反应器中，将系统抽至真空、光照，最终提高光催化性能，即提高制氢反应的性能；本发明专利技术通过改变钙钛矿纳晶形貌提升其光催化产氢性能，相比于纳米立方块形貌，CsPbBr3纳米线可将产氢效率提升约5倍；本发明专利技术反应条件温和；同时通过光催化制氢反应，可实现光能向化学能的转化。现光能向化学能的转化。现光能向化学能的转化。
【技术实现步骤摘要】
一种通过形貌调变卤基钙钛矿光催化产氢性能的方法
[0001]本专利技术涉及光催化
，特别涉及一种通过形貌调变卤基钙钛矿光催化产氢性能的方法。
技术介绍
[0002]氢气，作为一种清洁可再生、丰富的能源载体，被认为是未来替代传统化石能源理想的候选能源之一，通过可再生能源制备清洁能源仍是目前面临的最大挑战之一。利用太阳能持续生成氢气，尤其是通过光催化技术制氢被认为是解决能源及环境问题最有前景的方法之一。
[0003]卤基钙钛矿由于具有优异的光响应、长的载流子寿命、适宜的能带结构等优点已在光催化制氢领域引起了研究者的关注。2017年报道了首例卤基钙钛矿作为光催化剂分解HI制备氢气。2018年有研究者通过卤素交换的方法制备了MAPbBr3‑
x
I
x
(MA＝CH3NH
3+
)，在其表面负载助催化剂Pt可在HI溶液中实现高效的制氢。此外，也有研究者通过调控CsPbBr3纳晶表面配体的种类和数目，在稳定纳晶的同时促进有效的电荷传输，最终实现了高效、稳定的制氢。
[0004]纳晶的形貌是影响光生载流子分离、传输、晶面暴露等的重要因素，然而关于卤基钙钛矿的形貌调变光催化性能的研究却鲜有报道。
技术实现思路
[0005]为了克服上述现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种通过形貌调变卤基钙钛矿光催化产氢性能的方法，通过优化合成策略，改变卤基钙钛矿，实现了铅卤钙钛矿纳晶不同形貌的调控，使其具有优异的光催化产氢能力。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0007]一种通过形貌调变改善卤基钙钛矿光催化性能的方法，具体如下：
[0008]将不同形貌的卤基钙钛矿分散于氢卤酸水溶液中，再加入次磷酸和产氢助催化剂，最后置于光反应器中，将系统抽至真空、光照，最终提高光催化性能，即提高制氢反应的性能。
[0009]所述的卤基钙钛矿为半导体纳晶，包括CsPbCl3、CsPbBr3、CsPbI3、CsPbCl3‑
x
Br
x
或CsPbBr3‑
x
I
x
；所述的形貌为纳米立方块或纳米线。
[0010]所述的氢卤酸包括盐酸、氢溴酸或氢碘酸。
[0011]所述产氢助催化剂中含有金属Pt。
[0012]所述产氢助催化剂中金属Pt的有效量与钙钛矿的质量百分比为0～1.5％。
[0013]所述光照的光源为加有滤光片，波长≥400nm的氙灯。
[0014]所述半导体纳晶表面带有四氟硼酸铵配体。
[0015]所述卤酸水溶液、次磷酸加入时体积比为(3
‑
5):1。
[0016]本专利技术的有益效果如下：
[0017](1)本专利技术中通过选择特殊形貌的钙钛矿纳晶，可将产氢效率提高数倍，且体系组成简单，操作简便，反应条件温和。
[0018](2)本专利技术中，钙钛矿纳晶用于光催化制氢反应，产生的氢气可缓解环境及能源问题。
[0019](3)本专利技术的光催化制氢体系中，利用温和、绿色的可见光为光源，实现了光能向化学能的转化。
附图说明
[0020]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。
[0021]图1示出本专利技术中的CsPbBr3纳晶的透射电镜图(TEM)，其中(a)为CsPbBr3纳米立方块；(b)为CsPbBr3纳米线。
[0022]图2示出本专利技术中的CsPbBr3纳米立方块cube及纳米线wire纳晶的紫外可见吸收光谱图。
[0023]图3示出本专利技术中的CsPbBr3纳米立方块cube及纳米线wire纳晶的稳态荧光谱图，其中激发波长λ＝400nm。
[0024]图4示出本专利技术中的CsPbBr3纳晶的X射线晶体粉末衍射图(XRD)。
[0025]图5示出本专利技术中的CsPbBr3纳晶配体交换前后的红外光谱图。
[0026]图6示出本专利技术实施例1中的纳晶表面分别带有有机、无机配体时生成的H2变化图。
[0027]图7示出本专利技术实施例2中的不同形貌的纳晶生成的H2变化图。
[0028]图8示出本专利技术实施例3中的引入不同浓度助催化剂Pt时生成的H2变化图。
[0029]图9示出本专利技术实施例4中的不同形貌纳晶在最优条件下生成的H2随时间变化图。
具体实施方式
[0030]为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。
[0031]本专利技术中，制备方法如无特殊说明则均为常规方法。所用的原料如无特别说明均可从公开的商业途径获得，所述百分比如无特殊说明均为质量百分比。
[0032]本专利技术中，钙钛矿纳晶通过X射线晶体粉末衍射(XRD)表证结构，通过透射电子显微镜(TEM)表证形貌，通过紫外可见吸收光谱，稳态荧光光谱表征光学性质；体系产生的H2通过气相色谱定性及定量检测。
[0033]本专利技术中，卤基钙钛矿半导体纳晶的合成参照文献报道方法制得，下面以CsPbBr3[Solution
‑
Phase Synthesis of Cesium Lead Halide Perovskite Nanowires.J.Am.Chem.Soc.2015,137,9230；Surface Defect Engineering of CsPbBr3Nanocrystals for High Efficient Photocatalytic CO
2 Reduction.Sol.RRL 2021,5,2100154]的合成为例具体说明：具体实验步骤包括：
[0034](1)、Cs前驱体的制备：称取346.2mg碳酸铯(1.0625mmol)于50mL三口瓶中，加入6mL十八烯、2.5mL油酸，采用双排管抽换体系气体至惰性氛围。采用电热套于120℃下加热
至碳酸铯完全溶解，密封保存，以备后续使用。
[0035](2)、CsPbBr3纳米立方块的合成：50mL三口瓶中加入69.0mg溴化铅(0.188mmol)、5mL十八烯，采用双排管抽换体系气体至惰性氛围。采用电热套加热至120℃，同时注入0.5mL油酸及0.5mL油胺，继续加热至溴化铅完全溶解。将温度升至170℃，迅速注入0.4mL上述(1)中制备好的Cs前驱体溶液，加热5s，撤掉电热套，采用冰浴迅速将温度降至室温。后处理：10000rpm离心6min，弃掉上清液，固体分散于5mL正己烷中再次离心，得黄色固体。
[0036](3)、CsPbBr3纳米线的合成：50mL三口瓶中加入69.0mg溴化铅(0.188mmol)、5mL十八烯，采用双排管抽换体系气体至惰性氛围。采用电热套加热至120℃，同时注入0.5mL油酸及0.5mL油胺，继续加热至溴化铅完全溶解。将温度升至150℃，迅速注入0.本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种通过形貌调变改善卤基钙钛矿光催化性能的方法，其特征在于，具体如下：将不同形貌的卤基钙钛矿分散于氢卤酸水溶液中，再加入次磷酸和产氢助催化剂，最后置于光反应器中，将系统抽至真空、光照，最终提高光催化性能，即提高制氢反应的性能。2.根据权利要求1所述的一种通过形貌调变改善卤基钙钛矿光催化性能的方法，其特征在于，所述的卤基钙钛矿为半导体纳晶，包括CsPbCl3、CsPbBr3、CsPbI3、CsPbCl3‑
x
Br
x
或CsPbBr3‑
x
I
x
；所述的形貌为纳米立方块或纳米线。3.根据权利要求1所述的一种通过形貌调变改善卤基钙钛矿光催化性能的方法，其特征在于，所述的氢卤酸包括盐酸、氢溴酸或氢碘酸...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭庆，逯俊林，张金丹，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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