[发明专利]一种CO2还原光电催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种CO₂还原光电催化剂及其制备方法，属于光电催化领域，该催化剂为氧化石墨烯包覆的MAPbBr₃。本发明还公开了制备该催化剂的方法，首先，将MABr与PbBr₂溶于氧化石墨烯的二甲基甲酰胺溶液中，接着加入油酸与油胺后充分搅拌，制成预制溶液，接着，向温度为40～80℃·的甲苯溶液中加入上述的预制溶液，进行反应，最后，将甲苯和乙腈混合溶液加入具有反应产物的混合溶液中，接着进行离心处理，获得沉淀物。本发明方法工艺简单可控，污染小，制备获得的氧化石墨烯包覆MAPbBr₃具有较好的光电催化CO₂性能。

技术领域

本发明属于光电催化领域，更具体地，涉及一种CO₂还原光电催化剂及其制备方法。

背景技术

有机-无机杂化钙钛矿材料MAPbBr₃具有较长的可见光吸收范围与较长的载流子扩散长度，同时对催化CO₂还原产物具有一定的选择性，适合作为CO₂还原光电催化剂。然而，MAPbBr₃在极性溶剂中不稳定，这一缺陷严重降低了MAPbBr₃的催化性能，限制了其发展与应用。

专利申请号为201611036575.4的发明申请公开了一种提高钙钛矿量子点稳定性的方法，其通过将钙钛矿量子点嵌入晶体中，混合晶体保存了量子点光致发光特性的同时，大大提高了其稳定性，包括光、热稳定性和抗水分能力。其所需的原材料简单，反应条件温和，反应时间短，操作简单，高效，但是其使用了较多有机溶剂，制备过程污染较大，并且其将钙钛矿量子点嵌入晶体中后无法作为CO₂还原光电催化剂。

因此，需要开发一种新型的改性MAPbBr₃材料，要求改性方法简单，污染小，改性后性能良好，能作为CO₂还原光电催化剂应用。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种CO₂还原光电催化剂及其制备方法，其目的在于，采用氧化石墨烯包覆MAPbBr₃，提高了MAPbBr₃稳定性，并且由于表面包覆的氧化石墨烯具有导电性，而有利于光电还原二氧化碳电子传输，能作为CO₂还原光电催化剂应用。由此解决现有技术中MAPbBr₃不能作为CO₂还原光电催化剂的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种CO₂还原光电催化剂，其为氧化石墨烯包覆的MAPbBr₃，所述氧化石墨烯用作光电还原二氧化碳过程中电子传输。

进一步的，其产物甲烷的产率能够达到1.05μmol/(cm²·h)。

按照本发明的第二个方面，还提供一种制备如上所述的CO₂还原光电催化剂的方法，其包括如下步骤：

S1：将MABr与PbBr₂溶于氧化石墨烯的二甲基甲酰胺溶液中，接着加入油酸与油胺后充分搅拌，制成预制溶液，其中，油酸与油胺的体积比为25:2；

S2：向温度为40～80℃·的甲苯溶液中加入步骤S1中的预制溶液，进行反应，得到具有反应产物的混合溶液，预制溶液与甲苯溶液的体积比为1:25，

S3：将甲苯和乙腈混合溶液加入步骤S2中获得的具有反应产物的混合溶液中，接着进行离心处理，获得沉淀物，沉淀物即为经过氧化石墨烯包覆的MAPbBr₃，其中，甲苯和乙腈的体积比为1:1。

进一步的，步骤S1中，氧化石墨烯在二甲基甲酰胺溶液中的浓度不大于1mg/ml。