[发明专利]一种Z-scheme型钙钛矿量子点/钨酸铋复合材料的制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种Z‑scheme型铯铅溴(CsPbBr₃)钙钛矿量子点和钨酸铋(Bi₂WO₆)纳米片复合物的制备方法，属于复合材料技术领域，一种CsPbBr₃钙钛矿量子点和Bi₂WO₆纳米片复合物的制备方法，包括以下过程：将Bi₂WO₆纳米片固体超声溶解在乙酸乙酯中，得到溶液A；将CsPbBr₃量子点溶液加到溶液A中，形成混合液A；将混合液A在超声机中与Bi₂WO₆纳米片超声，该设计不仅能够促进光生电子‑空穴的分离，还能够保持CsPbBr₃导带电子较高的还原驱动力，提高了CsPbBr₃的稳定性和催化活性，且本发明的CsPbBr₃量子点和Bi₂WO₆纳米片通过Bi‑Br键连接形成的复合物提高了钙钛矿的稳定性和催化活性，该方法还具有制备工艺简单、价格低廉、技术路线可推广等诸多优势。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，更具体地说，涉及一种Z-scheme型铯铅溴钙钛矿和钨酸铋纳米片复合物的制备方法及应用。

背景技术

化石能源枯竭和温室气体效应是人类发展面临的两大难题。太阳能是取之不尽、用之不竭的清洁能源，受光合作用的启发，利用太阳能通过光催化过程将二氧化碳(CO₂)转化为高附加值的工业化学品和燃料，被认为是解决上述问题的理想途径。在这一背景下，利用TiO₂、ZnO、CdS、WO₃等多种材料开发了许多具有紫外或可见光响应的光催化系统来进行CO₂的转化。然而，这些催化剂本身存在一定的局限性，例如，只能吸收利用紫外光、容易产生光腐蚀或严重的光生载流子的复合，这极大的限制了光催化剂的开发和广泛应用。因此，亟待开发具有较强的可见光吸收的廉价的材料用于光催化。钙钛矿材料，尤其是全无机CsPbBr₃钙钛矿因其独有的光电特性有望成为一种理想的半导体催化剂，并且，这类半导体已经在太阳能电池，LED显示器等领域展现出十分优良的性质。

相比于在太阳能电池和LED显示器方面所表现的优异性质，现有的单纯的CsPbBr₃无机钙钛矿催化剂催化性质仍较低，且稳定性较差，无法满足工业应用。这主要是由以下两方面原因引起：(1)对于单纯的CsPbBr₃，光激发的电子-空穴辐射复合严重，光生载流子利用效率低；(2)空穴传输速率较慢，且无法有效在钙钛矿表面发生相应的氧化反应，从而限制了整体的反应速率。常见的改善催化剂性质的方法通常需要将钙钛矿与其他具有更低的导带或还原电位的催化剂复合，促使钙钛矿的电子传输到这些催化剂中，这种方法往往会降低光生电子的还原电势，热力学上不利于催化效率的提高。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种Z-scheme型铯铅溴钙钛矿和钨酸铋纳米片复合物的制备方法，它不仅能够促进光生电子-空穴的分离，还能够保持铯铅溴导带电子较高的还原驱动力，且提高了铯铅溴的稳定性和催化活性，这一方法还具有制备工艺简单、价格低廉、技术路线可推广等诸多优势。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种Z-scheme型铯铅溴钙钛矿和钨酸铋纳米片复合物的制备方法，包括以下步骤：

S1、将钨酸铋纳米片固体超声溶解在乙酸乙酯中，得到溶液A；

S2、将铯铅溴量子点溶液加到溶液A中，形成混合液A；

S3、将混合液A在超声机中超声0.5h复合形成异质结。