[发明专利]一种被CN包覆的钙钛矿复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种被CN包覆的钙钛矿复合材料及其制备方法和应用，该复合材料在钙钛矿本体的外部包裹有一层CN层。CN层在室温环境下，稳定性好，且具有一定催化活性，该复合材料因为在钙钛矿材料的外层包覆有从而提高对太阳光的利用，促进载流子的分离，提高对复合材料收集电子的能力，提升了钙钛矿复合材料的稳定性，改变钙钛矿的稳定性和载流子传输性质。

【技术领域】

本发明属于钙钛矿材料技术领域，具体涉及一种被CN包覆的钙钛矿复合材料及其制备方法和应用。

【背景技术】

太阳能是取之不尽、用之不竭的清洁能源，利用太阳能进行CO₂还原是解决能源危机和环境问题的一个有前途的途径。但是传统的催化剂吸光范围大多局限于紫外光区，且催化性能力有限。近年来，钙钛矿太阳能电池因其具有低成本，快速提升的光电转换效率等优势在光伏太阳能电池领域收到极大的关注。目前，如何进一步提高钙钛矿电池的光电转换效率和稳定性成为最重要的研究课题。同时，在近年来，钙钛矿材料也广泛用于CO₂还原和水分解产氢。卤化物钙钛矿材料有高的光吸收系数可以尽可能多地捕获太阳光。此外，可调带隙和合适能带边位置对于CO₂还原和水分解产氢具有热力学优势。重要的是其特有的长载流子扩散长度有利于抑制载流子的复合，这些优点对于钙钛矿材料大规模应用于CO₂还原和水分解产氢具有很大的优势。

但是，由于钙钛矿对水较为敏感，会转变为劣质光电性能的结构，所以空气稳定性较差。此外，钙钛矿会发生严重的电荷重组，进而会降低其利用太阳能还原CO₂和水分解产氢的效率，影响了钙钛矿材料作为催化剂的使用。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种被CN包覆的钙钛矿复合材料及其制备方法和应用，以解决现有技术中钙钛矿材料作为催化剂时，空气稳定性差的技术问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种被CN包覆的钙钛矿复合材料，包括钙钛矿本体，所述钙钛矿本体被CN层包覆。

本发明的进一步改进在于：

优选的，所述钙钛矿材料为ABX₃，所述A为Au⁺、Ag⁺、H₂N-CH＝NH₂⁺、(CH₃)₄N⁺、C₇H₇⁺、Cs⁺、C₃H₁₁SN₃⁺；B为Pb²⁺、Mn²⁺、Ge²⁺或Sn²⁺；X为Cl^-、Br^-或I^-。

优选的，所述钙钛矿本体为不规则的球状，所述钙钛矿本体的平均直径为5nm～100nm。

优选的，所述钙钛矿本体和CN层的交互界面有Type-Π型异质结。

一种被CN包覆的钙钛矿复合材料的制备方法，将粉末状的钙钛矿材料和粉末状的包覆材料混合，煅烧后获得被CN包覆的钙钛矿复合材料，煅烧温度小于钙钛矿材料的熔点，煅烧温度大于包覆材料的熔点。

优选的，所述钙钛矿材料和包覆材料的混合质量比为1:1～1:10。

优选的，所述煅烧温度为350℃～450℃，煅烧时间为1-4小时。

优选的，所述包覆材料为双氰胺、硫脲、三聚氰胺或尿素。