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CsPbBr₃纳米晶,并在其表面耦合金属络合物（Ni（tpy））作为催化位点进行光催化还原CO₂。首先将合成的CsPbBr₃通过配体交换,得到PF6^-修饰的CsPbBr₃（PF6-CsPbBr₃）,再将Ni（tpy）负载在钙钛矿上。通过傅里叶变换-红外光谱,检测催化剂表面存在配体的种类,再结合Zeta（ζ）电势,得出CsPbBr₃-Ni（tpy）组装的机理。通过紫外可见吸收光谱,X射线光电子能谱,透射电子显微镜和X射线衍射对催化剂样品的形貌及物相进行表征。通过Tauc曲线和价带X射线光电子能谱可得出CsPbBr₃纳米晶的能带结构,证明钙钛矿的能带位置满足CO₂还原的热力学条件。同时,在氩气和CO₂气氛下,分别对Ni（tpy）进行循环伏安测试,表明Ni（tpy）具有CO₂的催化活性。Ni（tpy）-CsPbBr₃进行光催化CO₂还原具有最高的CO和CH₄的产率达1724mmol/g,比原始CsPbBr₃高26倍。本研究开发了一种通过在钙钛矿纳米晶上负载金属配合物的方法来提高光催化CO₂还原性能。上述提出的方法为开发基于钙钛矿纳米晶的新型催化剂提供了一个重要的思路。通过对荧光寿命和瞬态吸收光谱的进一步研究揭示了CsPbBr₃纳米晶与Ni（tpy）之间的电子转移动力学。证明钙钛矿纳米晶与金属配合物的耦合是改善其光催化性能的有效策略。该策略也为设计用于CO₂还原的无贵金属光催化剂提供了新思路。2、通过改进的热注射法合成了Mn²⁺掺杂的CsPbCl₃纳米晶,并研究了Mn²⁺掺杂能级调控的长寿命载流子在催化还原CO₂中的作用。通过在Cs PbCl3中掺杂Mn²⁺能够在钙钛矿的能带中引入新的能级。这些能级能有效的捕获光生载流子,且延长载流子的寿命（从纳秒级到毫秒级）,从而降低了电子-空穴复合速率,提高电荷分离效率。这些长寿命的载流子为到达钙钛矿表面进行催化反应提供了充足的时间。本工作基于以上设计思路首先通过透射电子显微镜,紫外可见吸收光谱,X射线光电子能谱,和X射线衍射对催化剂样品的形貌及物相表征,结果表明合成的Mn:CsPbCl₃纳米晶的形貌和晶体结构均保持完整。在580 nm处监测到Mn:CsPbCl₃纳米晶的荧光寿命显著延长至1.77 ms。因此,Mn:CsPbCl₃纳米晶的催化性质是CsPbCl₃的3倍。这项工作为改变光催化CO₂还原的载流子转移路径提供了一种新的策略。