一种空位缺陷密度可调的钙钛矿催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种空位缺陷密度可调的钙钛矿催化剂及其制备方法和应用，属于钙钛矿材料技术领域，本发明专利技术通过利用不同的金属卤化物，如溴化铯

【技术实现步骤摘要】
一种空位缺陷密度可调的钙钛矿催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于钙钛矿材料领域，具体涉及一种空位缺陷密度可调的钙钛矿催化剂及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]太阳能是取之不尽
、
用之不竭的清洁能源，利用人工光合成将太阳能转化为太阳燃料是解决当前能源和环境问题的有效途径
。
光催化技术利用半导体来吸收太阳光，产生光生电子和空穴，与吸附在半导体表面活性位点的反应分子，如
H2O、CO2，发生电荷转移，进而催化水分解产氢，或二氧化碳还原产
CO、CH4或其他碳氢化合物
。
由于光催化
CO2还原可同时实现减碳和清洁能源转换，且具有体系结构简单
、
操作方便的优点，因而备受关注
。
设计和开发高效催化剂一直是光催化
CO2还原研究领域的重点
。
卤化物钙钛矿作为一种有效
CO2还原光催化剂具有合适的导价带位置
、
较高的消光系数
、
较低的激子结合能和容易调节的表面位点等优势，有望克服传统氧化物
、
硫化物
、
氮化物以及金属有机框架等材料在光吸收能力
、
光生电子利用率
、
氧化还原能力和催化稳定性等方面的不足，实现优异的光催化
CO2还原性能
。
[0003]对于钙钛矿催化剂而言，空位缺陷对光生载流子行为和表面分子反应影响较大，有些空位缺陷被认为会捕获光生电荷用于表面催化，提高电荷分离效率，而有些空位缺陷则被认为是深能级缺陷，也会捕获光生电荷，但作为复合中心，导致这些捕获电荷最终以非辐射方式复合，降低电荷分离效率
。
此外，部分空位缺陷也会影响表面的反应分子的吸附能力
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种空位缺陷密度可调的钙钛矿催化剂及其制备方法和应用，以解决现有技术中钙钛矿钙钛矿催化剂载流子利用率低以及空位缺陷密度不可控调节的问题，从而可控化调节催化剂电荷分离能力和表面的分子反应吸附能力
。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]一种空位缺陷密度可调的钙钛矿催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1，将钙钛矿前驱体粉末和有机试剂混合，获得钙钛矿前驱体悬浊液；所述钙钛矿前驱体粉末由
A
的卤代物和金属化合物混合制成；所述金属化合物为
B
的金属化合物
、B'
的金属化合物和
B”的金属化合物
、
或
B”'
的金属化合物；
A
的卤代物和金属化合物中的阴离子相同；所述有机试剂为非极性试剂
、
中等级性试剂或强极性试剂；
[0008]步骤2，球磨钙钛矿前驱体悬浊液，获得球磨样品；
[0009]步骤3，将球磨样品烘干后煅烧，煅烧后获得空位缺陷密度可调的钙钛矿催化剂；随着有机试剂极性的增加，钙钛矿催化剂的缺陷密度减小
。
[0010]本专利技术的进一步改进在于：
[0011]优选的，步骤1中，
A
的卤代物为氯化铯
、
溴化铯
、
碘化铯或醋酸铯
。
[0012]优选的，步骤1中，
B
的金属化合物为氯化铅
、
溴化铅
、
溴化锌
、
溴化铜
、
溴化钴
、
碘化铅或醋酸铅；
B'
的金属化合物为氯化钠
、
氯化钾
、
氯化铜
、
氯化银
、
溴化钠
、
溴化钾
、
溴化铜
、
溴化银
、
碘化钠
、
碘化钾
、
碘化铜或碘化银；
B”的金属化合物为三氯化铋
、
三氯化铟
、
三氯化锑
、
三溴化铋
、
三溴化铟
、
三溴化锑
、
三碘化铋
、
三碘化铟
、
三碘化锑；
B”'
的金属化合物为四氯化锡
、
四溴化锡
、
四碘化锡和四氯化钛
、
四溴化钛或四碘化钛
。
[0013]优选的，所述非极性试剂为环已烷
、
石油醚
、
己烷或戊烷；中等级性试剂为四氯化碳
、
乙酸乙酯
、
氯仿
、
二氯甲烷
、
乙醚或甲苯；强极性试剂为乙酸
、
乙腈
、
甲醇
、
乙醇或异丙醇
。
[0014]优选的，步骤2中，球磨转速为
500
～
1000rpm
，球磨时间为2～
5h。
[0015]优选的，步骤3中，烘干温度为
60
～
100℃
，烘干时间为
24h。
[0016]优选的，步骤3中，煅烧温度为
200
～
500℃
，煅烧时间为2～5小时
[0017]优选的，步骤1中，在球磨罐中加入
A
的卤代物和金属化合物后，在球磨罐中加入有机溶剂
。
[0018]一种通过上述的空位缺陷密度可调的钙钛矿催化剂，所述钙钛矿催化剂为
ABX3、A2B'B”X6或
A2B”'X6，其中，
A
为
Cs
；
B
为二价
Pb、Ge、Cu、Co、Zn
或
Sn
；
B'
为一价
Na、Cu、Ag
或
K
；
B”为三价
Bi、In、
或
Sb
；
B”'
为四价
Sn
或
Ti
；
X
为
Cl、Br
或
I。
[0019]优选的，用于光热催化
CO2还原或分解水产氢
。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0021]本专利技术提供一种空位缺陷密度可调的钙钛矿催化剂制备方法，在制备过程中，将钙钛矿前驱体粉末和有机溶剂混合，采用湿球磨法，通过改变溶剂的极性来调变前驱体卤盐的溶解快慢，进而改变钙钛矿结晶生长过程，从而制备出空位缺陷密度可调的钙钛矿催化剂
。
该方法从卤化物钙钛矿的生长机理出发，通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种空位缺陷密度可调的钙钛矿催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将钙钛矿前驱体粉末和有机试剂混合，获得钙钛矿前驱体悬浊液；所述钙钛矿前驱体粉末由
A
的卤代物和金属化合物混合制成；所述金属化合物为
B
的金属化合物
、B'
的金属化合物和
B”的金属化合物
、
或
B”'
的金属化合物；
A
的卤代物和金属化合物中的阴离子相同；所述有机试剂为非极性试剂
、
中等级性试剂或强极性试剂；步骤2，球磨钙钛矿前驱体悬浊液，获得球磨样品；步骤3，将球磨样品烘干后煅烧，煅烧后获得空位缺陷密度可调的钙钛矿催化剂；随着有机试剂极性的增加，钙钛矿催化剂的缺陷密度减小
。2.
根据权利要求1所述的一种空位缺陷密度可调的钙钛矿催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1中，
A
的卤代物为氯化铯
、
溴化铯
、
碘化铯或醋酸铯
。3.
根据权利要求1所述的一种空位缺陷密度可调的钙钛矿催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1中，
B
的金属化合物为氯化铅
、
溴化铅
、
溴化锌
、
溴化铜
、
溴化钴
、
碘化铅或醋酸铅；
B'
的金属化合物为氯化钠
、
氯化钾
、
氯化铜
、
氯化银
、
溴化钠
、
溴化钾
、
溴化铜
、
溴化银
、
碘化钠
、
碘化钾
、
碘化铜或碘化银；
B”的金属化合物为三氯化铋
、
三氯化铟
、
三氯化锑
、
三溴化铋
、
三溴化铟
、
三溴化锑
、
三碘化铋
、
三碘化铟
、
三碘化锑；
B”'
的金属化合物为四氯化锡
、
四溴化锡
、
四碘化锡和四氯化钛
、
四溴化钛或四碘化钛
。4.

【专利技术属性】
技术研发人员：边慧，杨朝宁，
申请(专利权)人：西安邮电大学，
类型：发明
国别省市：