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JACS：定向外延生长钙钛矿纳米晶体异质结光催化CO2还原

时间：2022-10-04 来源：浏览：

JACS：定向外延生长钙钛矿纳米晶体异质结光催化CO2还原

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近年来，卤化铅钙钛矿纳米晶体异质结构已经被广泛研究，以提高它们的光生电荷载流子迁移率。然而，大多数这样的异质结构是以随机连接形成的，没有外延关系的有力证据。钙钛矿硫族卤化物是这一类别中的第一种，其中全无机异质结构通过外延生长形成。

近日， 印度科学培育协会 Sanjib Shyamal ， Narayan Pradhan 用二次生长法在卤化铅钙钛矿纳米晶体的不同面上外延生长溴化铅。

本文要点

要点1. 研究人员制备具有不同刻面的不同形状的 CsPbBr ₃ 纳米结构，然后通过顺序引入 Pb 和 S 前体，探索这些纳米结构作为进一步生长 Pb ₄ S ₃ Br ₂ 的晶种。虽然 26 面菱形八面体纳米晶体导致 Pb ₄ S ₃ Br ₂ 在 {100} 和 {110} 面上成核，但是十二面体形状的 CsPbBr ₃ 纳米晶体允许沿着 {002} 的异质结构。此外，在用聚 (110) CsPbBr ₃ - Pb ₄ S ₃ Br ₂ 异质结构处理溴化油铵时，形成了 CsPbBr ₃ - Pb ₄ S ₃ Br ₂ 六足纳米结构。这里采用的种子和二次生长分离的方法只适用于这些较大尺寸的多面体和臂状纳米结构，但不会引发广泛报道的立方体纳米晶体的二次生长。

要点2. Pb ₄ S ₃ Br ₂ 在 CsPbBr ₃ 不同小面上的取向证实了晶格匹配诱导的小面形核，并且取向仍然是小面特有的。虽然所有这些异质结构都猝灭了种子 CsPbBr ₃ 的光致发光，但研究发现，它们是用于 CO ₂ 还原的优良光催化剂。异质结的能带位置计算表明，与溴磺酸铅的耦合阻止了激子在光照下的复合过程，从而为激发的载流子参与催化提供了更好的机会。此外，当这些异质结构与氮化碳等导电材料形成复合材料时，光催化活性也得到了增强。

这些结果表明，在卤化铅钙钛矿的特定面上外延生长二次无机半导体纳米结构是可能的，并可以通过设计合适的合成方案扩展到其他半导体，这可能为长期存在的绿色能源问题提供一些新的答案。

Rajdeep Das, et al, Facets-Directed Epitaxially Grown Lead Halide Perovskite-Sulfobromide Nanocrystal Heterostructures and Their Improved Photocatalytic Activity, J. Am. Chem. Soc., 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c08639

https://doi.org/10.1021/jacs.2c08639

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