通过阳离子交换将活性金属离子合理地注入到半导体纳米晶(NC)表面,可以缩短光生载体的转移路径,同时增加活性中心,是提高催化剂光催化CO2还原活性的简便易行的策略之一。然而,由于[PbX6]4−具有稳定的八面体结构,且卤素与铅的相互作用很强,因此很难实现卤化物钙钛矿NCs的阳离子交换。
近日,天津理工大学鲁统部教授,张敏教授报道了提出了一种解决这一难题的简便策略,用醋酸盐(Ac−)取代部分Br−,生成CsPbBr3 NC(CsPbBr3−xAcx)。
少量的Ac−取代部分Br−不会改变卤化物钙钛矿的晶体结构。此外,由于醋酸盐和铅之间的相互作用弱于溴化物,CsPbBr3−xAcx中相应的含醋酸盐的八面体结构很容易被打开,从而实现与Ni2+的有效阳离子交换。
实验结果显示,具有高Ni2+活性中心负载量的CsPbBr3−xAcx在可见光照射下具有更佳的光催化CO2还原性能,CO产率得到显著提高,达到44.0 9 mol g−1 h−1,分别比传统的纯CsPbBr3和Ni掺杂的CsPbBr3 NC提高了8倍和3倍以上。
本工作为实现低成本卤化物钙钛矿NCs的高效金属掺杂,提高其光催化活性,促进其在光催化领域的实际应用提供了关键的解决方案。