[发明专利]S型异质结的Bismuthene/CsPbBr3

说明书

本发明涉及一种S型异质结的Bismuthene/CsPbBr₃量子点复合材料及其制备方法和应用。采用PbBr₂溶于十八烯中，分别加入油酸和油胺，得到前驱体溶液，再将铋烯分散液倒入前驱体溶液中，升温后快速加入乙酸铯发生反应后，冷却至室温，然后分别用正己烷和叔丁醇离心清洗，得到Bismuthene/CsPbBr₃量子点复合材料。通过原位生长法制备Bismuthene/CsPbBr₃量子点复合材料，零维CsPbBr₃量子点与二维铋烯紧密结合，形成S型异质结结构，能够有效抑制光生电子—空穴对的复合，保持催化剂的强还原能力，从而达到提高光催化转换CO₂能力的目的。通过CO₂光催化还原性能测试表明其能够有效提高CO₂的转换能力。Bismuthene/CsPbBr₃量子点复合材料的制备方法简单、成本低廉，复合材料具有优异的紫外—可见光及可见光照射下的CO₂光催化转换能力。

技术领域

本发明属于纳米材料制备与催化化学技术领域，具体涉及一种S型异质结的Bismuthene/CsPbBr₃量子点复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

化石能源的过度消耗和CO₂气体的持续排放在能源和环境领域引发严重危机。一方面，化石燃料的过度使用造成了能源短缺问题；另一方面，化石燃料燃烧释放出的CO₂气体是导致全球变暖、引发温室效应的主要气体。研究开发具有可再生、可持续应用的清洁能源，并早日实现“碳中和”、“碳达峰”的战略目标是当前全社会共同关注的热点问题。光催化还原 CO₂技术具有清洁、绿色、无污染等特点，利用太阳能将大气中CO₂回收转化为可再生能源，是面对当前这两大危机的有效方法，并具有重要的现实意义。

CsPbBr₃量子点作为典型的卤化物钙钛矿材料，具有合适的能带结构(2.4eV)、出色的光响应和长的电子-空穴扩散长度，是用于光催化还原CO₂反应的候选材料。然而，由于CsPbBr₃量子点在可见光区的响应较弱，在光催化还原反应中CO₂的转化率较低且还原产物的选择性不高。而铋烯作为典型的窄带隙半导体材料具有优异的可见光响应能力和可调的带隙宽度等优点，是具有光明前景的候选光催化剂。此外，铋烯的制备简单、稳定性好，符合当今社会可持续发展的主题。然而，光生电子和空穴的快速重组限制了其在可见光区的应用。从而限制了CsPbBr₃量子点等单一光催化剂的应用。因此，通过已知的带隙宽度、能级结构等信息将宽带隙结构的半导体催化剂与窄带隙结构的半导体复合，构建异质结结构，提高对可见光的响应及光生电子和空穴的分离效率，从而达到制备高效光催化剂的目的。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种S型异质结的Bismuthene/CsPbBr₃量子点复合材料的制备方法，工艺简单，重现性好，选择性高。

本发明的目的之二是提供一种S型异质结的Bismuthene/CsPbBr₃量子点复合材料，复合材料通过Cs-Bi化学键紧密连接，在界面处形成S型异质结，降低光生电子—空穴的复合率，提高对光生电子的利用率。

本发明目的之三是提供一种S型异质结的Bismuthene/CsPbBr₃量子点复合材料的应用，可提高光催化还原CO₂性能。

为实现上述发明目的之一，采用的技术方案是：

一种S型异质结的Bismuthene/CsPbBr₃量子点复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

A1.将铋烯溶于十八烯中，在室温下充分混合均匀形成2-8mg/mL的铋烯分散液；