[发明专利]一种Ti4+

说明书

本发明提供了一种Ti⁴⁺掺杂CsPbCl₂Br₁量子点微晶玻璃及其应用，该微晶玻璃采用B₂O₃‑SiO₂‑ZnO基玻璃体系，通过如下方法制备：(1)以B₂O₃、SiO₂和ZnO作为基玻璃原料，以Cs₂CO₃、PbBr₂、NaBr、PbCl₂、NaCl作为量子点原料，TiO₂作为添加剂，按照比例称取相应的原料，倒入玻璃研钵中混合研磨均匀，最后倒入坩埚中并盖上坩埚盖；(2)把上述坩埚放入高温炉中，升温熔融后将坩埚中的玻璃熔体倒入已预热的浇铸模具上，然后置于马弗炉中进行退火，然后随炉冷却至室温，将冷却后的玻璃进行热处理，并随炉冷却，得到Ti⁴⁺掺杂CsPbCl₂Br₁量子点微晶玻璃。本发明提供了所述的Ti⁴⁺掺杂CsPbCl₂Br₁量子点微晶玻璃作为催化剂在光催化裂解水产氢反应中的应用，具有良好的光催化活性和稳定性。

技术领域

本发明涉及一种Ti⁴⁺掺杂CsPbCl₂Br₁量子点微晶玻璃及其作为光催化剂在裂解水产氢反应中的应用。

背景技术

目前，环境问题和能源问题已然成为人类无法忽视的生存问题。将光能转化为化学能，从水中提取氢，光催化反应已经引起了很多研究者的目光。TiO₂光触媒在太阳光或室内荧光灯的照射下能产生抗菌、除臭、油污分解、防霉防藻、空气净化的作用。除此之外TiO₂作为高效的光催化氧化反应的催化剂，具有反应条件温和、易分离，易操作，催化效率高等优点。但由于TiO₂的光生电子和空穴的转移速度慢，复合率较高，导致光催化量子效率低，反应转化率较低。

由于全无机卤化物钙钛矿量子点材料具有十分惊人的发光特性，成为光学领域新的研究热点。CsPbX₃高效光电转化效率主要来源于其材料本身的长载流子寿命和低激子束缚能等，而这些性质导致的有效的电子/空穴分离和载流子迁移也是作为光催化材料的必要条件。

文献[Xiao M,Hao M,Lyu M,et al.Surface Ligands Stabilized Lead HalidePerovskite Quantum Dot Photocatalyst for Visible Light-Driven HydrogenGeneration[J].Advanced Functional Materials,2019.]报道了用于可见光驱动氢的表面配体稳定的卤化钙钛矿型量子点光催化剂，其通过热注入法制备得到了以油胺(OLA)和油酸(OA)为表面配体稳定的胶态CsPbBr₃ QDs，但是其指出单独的CsPbBr₃ QDs由于水还原反应的高过电位而难以裂解产氢，因此，为了提高光催化效率，该研究中加入了Pt和TiO₂作为共催化剂，制备得到了CsPbBr₃/Pt-TiO₂复合催化剂，结果表明，表面配体对于复合催化剂的稳定性和光催化性能起着至关重要的作用，CsPbBr₃/Pt-TiO₂复合催化剂在20vol％甲醇水溶液中产氢量最高为4h达到130μmol/g，但是其指出：在只以水作为反应溶液时，无法检测到H₂信号，可能是因为光催化剂上的水裂解反应具有高反应势垒。这些结果与报道的甲醇重组反应是一致的，从而可以合理认为H₂应该是同时来源于水和甲醇。