本發(fā)明涉及光催化劑制備，具體涉及一種應力可調(diào)的一維溴化鉛銫（cspbbr3）基鈣鈦礦納米線光催化劑、制備方法及其在還原二氧化碳中的應用。

背景技術：

1、光催化作為一項綠色可持續(xù)的技術，以大氣中溫室氣體（如co2）的累積為例，光催化技術能有效的將co2還原為具有經(jīng)濟附加價值的產(chǎn)物co、ch4等，實現(xiàn)節(jié)能、減污、降碳的效果。然而，作為光催化還原co2技術中最重要的一環(huán)，半導體光催化劑的性能仍然遠遠未達預期，其中很重要的一點是因為半導體光催化劑中光生載流子的嚴重復合，使得參與催化反應的電子空穴數(shù)量大大降低。

2、鈣鈦礦納米晶因其獨特的光電性質(zhì)在相關領域受到了極大的關注，近年來其在光催化co2還原領域也有一定的報道，表明鈣鈦礦納米晶在該領域具有較大的潛力。盡管如此，鈣鈦礦基納米光催化劑的性能仍然遠遠未達到預期，光生載流子的復合等問題仍然是不可避免的難點之一。為了解決這一難題，通常使用的方法有摻雜、異質(zhì)結構筑、負載助催化劑等，然而這些方法往往都需要復雜的制備工藝以及界面匹配程度難以控制等問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種應力大小可調(diào)的一維cspbbr3基鈣鈦礦納米線光催化劑、制備方法及其在還原二氧化碳中的應用，以解決背景技術中所述的問題。

2、為了解決以上技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案：

3、一種應力可調(diào)的溴化鉛銫基鈣鈦礦納米線光催化劑的制備方法，包括以下步驟：

4、s1.將銫源加入十八烯中，隨后向其中加入油酸，然后抽真空處理并加熱，接著再將溫度升直至固體完全溶解，獲得含銫源的溶液；

5、s2.將鉛源加入十八烯中，隨后向其中加入油胺與辛胺配體，然后抽真空處理，接著再將溫度提升，保溫一定時間后，制得含鉛源的溶液；

6、s3.取一定量含銫源的溶液快速加入至含鉛源的溶液中進行反應，接著進行淬滅反應；

7、s4.將反應后的溶液進行離心，后續(xù)離心使用溶劑再次進行離心，制得應力可調(diào)的溴化鉛銫基鈣鈦礦納米線光催化劑，該光催化劑具有曲率可調(diào)節(jié)的彎曲應力結構，所述的彎曲應力結構為彎曲環(huán)狀結構。

8、進一步地，步驟s1中所述的銫源為碳酸銫；步驟s2中所述的鉛源包括氯化鉛、溴化鉛、碘化鉛中的一種或多種。

9、進一步地，步驟s1中所述的含銫源的溶液的制備方法，包括以下步驟：將400?mg銫源加入15?ml十八烯中，隨后向其中加入1.2?ml油酸，然后抽真空處理并加熱至120℃，1?h后再將溫度升至150℃直至固體完全溶解，獲得含銫源的溶液。

10、進一步地，步驟s2中所述的含鉛源的溶液的制備方法，包括以下步驟：將138?mg鉛源加入16?ml十八烯中，隨后向其中加入2?ml油胺與0.4?ml辛胺，然后抽真空處理，1?h后再將溫度提升至120℃，保持15?min后，制得含鉛源的溶液。

11、進一步地，步驟s3中銫源與鉛源的比例為1:1-1:2。

12、進一步地，步驟s3中具體為：取0.8/1.5?ml的含銫源的溶液快速加入至含鉛源的溶液中，反應50?min后，使用冰水浴或在室溫下淬滅反應。

13、進一步地，步驟s4中具體為：將反應后的溶液在7000轉(zhuǎn)/分鐘下離心10?min，后續(xù)離心使用正己烷作為溶劑，再次在7000轉(zhuǎn)/分鐘下離心10?min，一共洗滌3次。

14、本發(fā)明還提供一種應力可調(diào)的溴化鉛銫基鈣鈦礦納米線光催化劑，該光催化劑主要成分為cspbbr3，其中包含少量的cspb2br5。

15、本發(fā)明還提供一種應力可調(diào)的溴化鉛銫基鈣鈦礦納米線光催化劑的應用，應用于光催化二氧化碳還原中。

16、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的突破性進展體現(xiàn)在多個維度上，不僅深刻地革新了光催化劑的設計與合成策略，還極大地推動了光催化二氧化碳還原技術向更高效、更可控的方向邁進。具體而言，本發(fā)明的技術優(yōu)勢及其帶來的顯著進步具體體現(xiàn)在以下幾個方面：

17、1.光生載流子分離效率的飛躍性提升。

18、傳統(tǒng)光催化劑在面臨光生電子-空穴對快速復合的挑戰(zhàn)時，往往難以有效分離這些載流子，從而限制了其光催化活性的進一步提升。而本發(fā)明通過精心設計的應力工程，在cspbbr3基鈣鈦礦納米線中引入了應力效應，這一創(chuàng)新舉措顯著改善了光生載流子的傳輸路徑，有效抑制了它們的復合過程。與無應力結構的一維cspbbr3基鈣鈦礦納米線光催化劑相比，應力調(diào)控下的納米線展現(xiàn)出了更高的光生載流子分離效率，這一進步直接轉(zhuǎn)化為光催化二氧化碳還原反應中更快的反應速率，為實現(xiàn)高效、低能耗的二氧化碳轉(zhuǎn)化技術開辟了新途徑。

19、2.光催化性能的大幅增強。

20、光催化二氧化碳還原技術的核心在于如何高效、穩(wěn)定地將溫室氣體二氧化碳轉(zhuǎn)化為有價值的化學品或燃料。本發(fā)明的cspbbr3基鈣鈦礦納米線光催化劑，在應力調(diào)控的作用下，不僅提升了光吸收效率和光生載流子的分離效率，還優(yōu)化了催化劑表面的反應活性位點，使得其對二氧化碳分子的吸附與活化能力顯著增強。這一系列連鎖反應直接導致了光催化二氧化碳還原性能的顯著提升，包括但不限于更高的產(chǎn)物選擇性、更快的反應動力學以及更長的催化劑使用壽命，為實現(xiàn)工業(yè)化應用奠定了堅實基礎。

21、3.制備方法的創(chuàng)新與簡化。

22、傳統(tǒng)鈣鈦礦基催化劑的制備往往涉及復雜的工藝流程和苛刻的反應條件，這不僅增加了生產(chǎn)成本，還限制了催化劑的規(guī)?；a(chǎn)。本發(fā)明則通過一種簡單且易于控制的反應條件調(diào)整策略，實現(xiàn)了對一維鈣鈦礦納米線應力大小的精準調(diào)控。這一創(chuàng)新制備方法不僅簡化了制備流程，降低了生產(chǎn)成本，還為研究者提供了一種新的思路，即通過應力工程來調(diào)控催化劑的物理化學性質(zhì)，進而優(yōu)化其催化性能。這種靈活多變的制備方法為開發(fā)更多高性能的鈣鈦礦基催化劑提供了寶貴的指導和借鑒。

23、綜上所述，本發(fā)明的cspbbr3基鈣鈦礦納米線光催化劑在光生載流子分離效率、光催化性能以及制備方法上均展現(xiàn)出顯著的技術優(yōu)勢。

技術特征：

1.一種應力可調(diào)的溴化鉛銫基鈣鈦礦納米線光催化劑的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的應力可調(diào)的溴化鉛銫基鈣鈦礦納米線光催化劑的制備方法，其特征在于：步驟s1中所述的銫源為碳酸銫；步驟s2中所述的鉛源包括氯化鉛、溴化鉛、碘化鉛中的一種或多種。

3.根據(jù)權利要求1所述的應力可調(diào)的溴化鉛銫基鈣鈦礦納米線光催化劑的制備方法，其特征在于：步驟s1中所述的含銫源的溶液的制備方法，包括以下步驟：將400?mg銫源加入15?ml十八烯中，隨后向其中加入1.2?ml油酸，然后抽真空處理并加熱至120℃，1?h后再將溫度升至150℃直至固體完全溶解，獲得含銫源的溶液。

4.根據(jù)權利要求1所述的應力可調(diào)的溴化鉛銫基鈣鈦礦納米線光催化劑的制備方法，其特征在于：步驟s2中所述的含鉛源的溶液的制備方法，包括以下步驟：將138?mg鉛源加入16?ml十八烯中，隨后向其中加入2?ml油胺與0.4?ml辛胺，然后抽真空處理，1?h后再將溫度提升至120℃，保持15?min后，制得含鉛源的溶液。

5.根據(jù)權利要求1所述的應力可調(diào)的溴化鉛銫基鈣鈦礦納米線光催化劑的制備方法，其特征在于：步驟s3中銫源與鉛源的比例為1:1-1:2。

6.根據(jù)權利要求1所述的應力可調(diào)的溴化鉛銫基鈣鈦礦納米線光催化劑的制備方法，其特征在于：步驟s3中具體為：取0.8/1.5?ml的含銫源的溶液快速加入至含鉛源的溶液中，反應50?min后，使用冰水浴或在室溫下淬滅反應。

7.根據(jù)權利要求1所述的應力可調(diào)的溴化鉛銫基鈣鈦礦納米線光催化劑的制備方法，其特征在于：步驟s4中具體為：將反應后的溶液在7000轉(zhuǎn)/分鐘下離心10?min，后續(xù)離心使用正己烷作為溶劑，再次在7000轉(zhuǎn)/分鐘下離心10?min，一共洗滌3次。

8.一種根據(jù)權利要求1-7任一項所述方法制備的應力可調(diào)的溴化鉛銫基鈣鈦礦納米線光催化劑。

9.根據(jù)權利要求8所述的應力可調(diào)的溴化鉛銫基鈣鈦礦納米線光催化劑，其特征在于：該光催化劑主要成分為cspbbr3，其中包含少量的cspb2br5。

10.一種根據(jù)權利要求8或9所述應力可調(diào)的溴化鉛銫基鈣鈦礦納米線光催化劑的應用，其特征在于：應用于光催化二氧化碳還原中。

技術總結
本發(fā)明公開了一種溴化鉛銫基鈣鈦礦納米光催化劑、制備方法及其應用，該催化劑的制備包括以下步驟：S1.將銫源加入十八烯中，隨后向其中加入油酸，然后抽真空處理并加熱，接著再將溫度升直至固體完全溶解，獲得含銫源的溶液；S2.將鉛源加入十八烯中，隨后向其中加入油胺與辛胺配體，然后抽真空處理，接著再將溫度提升，保溫一定時間后，制得含鉛源的溶液；S3.控制含銫源的溶液加入量與含鉛源的溶液進行反應，接著控制條件進行淬滅反應；S4.將反應后的溶液進行離心，后續(xù)離心使用溶劑再次進行離心，制得光催化劑。本發(fā)明的具有應力結構的鈣鈦礦納米線催化劑應用于光催化還原二氧化碳，活性最高是無應力鈣鈦礦納米線的5倍。

技術研發(fā)人員：盛劍平,石恒,何燁,孫艷娟,董帆
受保護的技術使用者：電子科技大學長三角研究院（湖州）
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19