基于CsPbX 3 (X=Br和Cl)钙钛矿纳米晶光催化剂的制备、表征及其光催化性能研究

发布时间：2023-03-19 05:43

　　随着化石能源枯竭和环境问题的日益突出,亟需开发新型的清洁能源技术。利用太阳能将二氧化碳(CO₂)转化为化学能是一项非常有前途的技术,因此,迫切需要开发高效的光催化剂用于二氧化碳还原。作为一类新型的半导体材料,金属卤化物钙钛矿(简称钙钛矿)是一种很有前途的光催化剂,它具有以下特点和优势:强可见光吸收,低缺陷密度,高吸光系数,带隙可调,成本低和表面位点丰富等。此外,大多数钙钛矿的具有合适的导带和价带边,可以满足催化还原CO₂的热力学要求。目前,钙钛矿已成功地用于各类高效太阳能电池和光电器件的设计和制作。作为一个新兴的研究领域,基于钙钛矿的光催化剂在CO₂还原方面取得了很大的进展。然而,钙钛矿的催化性能仍然较低,这主要是由于钙钛矿内部的载流子复合严重,且其表面缺乏有效的催化活性位点。针对上述问题,本工作分别采用助催化剂耦合和过渡金属离子掺杂的策略,为钙钛矿提供特定的催化位点,改善钙钛矿载流子传输动力学,从而提高钙钛矿的光催化还原CO₂性能,具体的研究内容如下:1、通过热注入法合成高质量CsPbBr

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1.绪论
    1.1 研究背景
    1.2 光催化CO₂还原过程和机理
        1.2.1 光催化还原CO₂的过程
        1.2.2 光催化CO₂还原机理与动力学
    1.3 影响光催化性能的因素
        1.3.1 光吸收和能带结构
        1.3.2 电荷的转移和分离
        1.3.3 表面分子的活化与反应
    1.4 金属卤化物钙钛矿材料
        1.4.1 钙钛矿纳米晶的制备
        1.4.2 光催化还原CO₂研究
    1.5 课题的研究意义和研究内容
        1.5.1 课题研究意义
        1.5.2 课题研究内容
2.实验材料与样品表征
    2.1 实验材料
        2.1.1 实验试剂
        2.1.2 实验仪器
    2.2 实验表征方法
    2.3 光催化还原CO₂实验
    2.4 电化学测试
3.铯铅溴/三联吡啶镍(II)复合光催化剂的设计合成及其性能研究
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂
        3.2.2 CsPbBr₃ 纳米晶制备
        3.2.3 [Ni(terpy)₂][PF₆]₂ 合成
        3.2.4 制备PF6
-修饰的CsPbBr₃ 纳米晶(PF6-CsPbBr₃)
        3.2.5 CsPbBr₃-Ni(tpy)合成
        3.2.6 表征方法
        3.2.7 光催化性能测试
        3.2.8 电化学测试
    3.3 结果分析与讨论
        3.3.1 CsPbBr₃-Ni(tpy)的组装机理
        3.3.2 CsPbBr₃-Ni(tpy)形貌及物相表征
        3.3.3 CsPbBr₃-Ni(tpy)的能带结构
        3.3.4 CsPbBr₃-Ni(tpy)光催化还原性质研究
        3.3.5 CsPbBr₃-Ni(tpy)的催化机理探究
    3.4 总结
4.锰离子掺杂的CsPbCl₃ 纳米晶制备及其催化性能研究
    4.1 前言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验试剂
        4.2.2 合成油酸铯前驱液
        4.2.3 合成CsPbCl₃ 纳米晶
        4.2.4 合成Mn:CsPbCl₃ 纳米晶
        4.2.5 表征方法
        4.2.6 光催化性能测试
        4.2.7 电化学测试
    4.3 结果分析与讨论
        4.3.1 Mn:CsPbCl₃ 纳米晶形貌及物相表征
        4.3.2 Mn:CsPbCl₃ 纳米晶能带结构表征
        4.3.3 Mn:CsPbCl₃ 纳米晶光催化还原性质研究
        4.3.4 Mn:CsPbCl₃ 纳米晶的催化机理探究
    4.4 总结
5.结论与展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢



本文编号：3764677

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