[发明专利]一种BaZrS3

说明书

本发明公开了一种BaZrS₃纳米晶的制备方法，包括如下步骤：S1、合成Zr‑MOF纳米颗粒；S2、合成BaZrS₃纳米晶。本发明利用尺寸较小的Zr‑MOF纳米颗粒作为合成材料中的Zr源，利用Zr‑MOF的模板效应控制合成出纳米级的BaZrS₃材料，合成得到的BaZrS₃的颗粒较小，可有效地把二氧化碳还原为一氧化碳和甲烷等产物，具有很好的实用价值和应用前景。

技术领域

本发明涉及无机纳米材料领域，具体涉及公开了一种BaZrS₃纳米晶的制备方法及应用。

背景技术

CO₂是日常生活中非常常见的一种气体，在空气中的含量一般占约0.03％，但由于人类对化石燃料的过度开采和使用，近年来地球上的CO₂含量猛增，导致温室效应、全球气候变暖、冰川融化、海平面升高等一系列严重问题。因此如何降低CO₂的浓度成为一个迫在眉睫的问题。降低CO₂的浓度可以采用降低排放，植树造林，收集和转化等方法，在这一系列方法中，光催化还原CO₂方法因具有高效节能、绿色环保、反应条件温和、并可以直接利用太阳光作为光源等优点而引起人们的广泛关注。

有机-无机金属卤化物钙钛矿是一类适合各种光电应用特性的新型半导体材料，它具有可调控的直接禁带宽度、高的吸光系数和长的载流子扩散长度等优点。钙钛矿太阳能电池的能量转换效率从2009 年的3.8％迅速提升至2019年的25.2％，超过了已经商业化的多晶硅、碲化镉和铜铟镓硒等太阳能电池，展现出了非常光明的应用前景。近年来，钙钛矿材料不仅仅用于太阳能领域，也已在光催化领域进行了研究。

尽管有机-无机金属卤化物钙钛矿材料在光电应用中表现出色，但是这些材料存在两个缺陷：

1.稳定性差。在常见环境中的稳定性差，有机-无机金属卤化物钙钛矿材料的结构极易被水分破坏掉，导致材料分解。

2.毒性。有机-无机金属卤化物钙钛矿材料中大部分都含有铅 (Pb)，铅具有剧毒并危害环境。

因此，有必要开发出一种无铅钙钛矿，且具有一定的稳定性。具有钙钛矿结构的BaZrS₃存在以下五个优点：

1.BaZrS₃具有合适的禁带宽度。BaZrS₃的禁带宽度为1.7eV，对太阳光具有较好的吸收。

2.BaZrS₃是一种直接带隙材料，对太阳光的吸收系数大，吸光能力较强。

3.BaZrS₃的稳定性较好，不易分解。

4.BaZrS₃不含有毒元素，对环境无害。

5.BaZrS₃的来源丰富。所含元素的地球丰度高。

但目前所报道的BaZrS₃具有以下缺点：

1.合成周期长，极难合成。

2.颗粒尺寸大，不利于光催化。

因此，有必要开发一种新的BaZrS₃的合成方法，缩短合成周期，减小颗粒尺寸。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种BaZrS₃纳米晶的制备方法及应用。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种BaZrS₃纳米晶的制备方法，包括如下步骤：

S1、合成Zr-MOF纳米颗粒：