Cs3Bi2Br9/TiO2钙钛矿异质结及其制备方法与在光催化甲苯氧化中的应用技术

本发明专利技术公开了Cs3Bi2Br9/TiO2钙钛矿异质结及其制备方法与在光催化甲苯氧化中的应用，搅拌下，将CsBr和BiBr3溶液滴加入TiO2分散液中，然后超速离心，再将固体干燥，得到Cs3Bi2Br9/TiO2钙钛矿异质结；将Cs3Bi2Br9/TiO2钙钛矿异质结加入到甲苯中，在氧存在下光照，制备苯甲醇，转化率超过70%，选择性接近100%。选择性接近100%。选择性接近100%。

【技术实现步骤摘要】
Cs3Bi2Br9/TiO2钙钛矿异质结及其制备方法与在光催化甲苯氧化中的应用


[0001]本专利技术属于催化材料
，涉及Cs3Bi2Br9/TiO2复合材料的制备方法，以及通过这种方法制备的光催化剂在苯甲醇的氧化中的作用。

技术介绍

[0002]由于具有独特的光电和光电特性，化学计量为ABX3的卤化钙钛矿得到了越来越多的关注。随着太阳能研究的不断深入，越来越多的研究人员开始探索钙钛矿材料在其他领域的应用，例如高增益光电探测器，发光二极管和激光器。由于钙钛矿具有高消光系数，最佳带隙，低激子结合能和出色的电荷传输性能。卤化钙钛矿材料在光催化领域也受到了广泛的关注。然而，将卤化铅钙钛矿材料应用于光催化仍存在两个主要限制：（1）钙钛矿在催化环境中的稳定性；（2）含铅钙钛矿的环境毒性。为了解决这些问题，用In
3 +
，Bi
3 +
，Sb
3 +
代替B位中的Pb
2 +
可以制备出一种化学计量比为A3B2X9的新型无铅钙钛矿。在这种钙钛矿中， 较小，更适合代替卤化铅钙钛矿。最近，有机-无机杂化铋基钙钛矿MA3Bi2X9（Cl，Br，I）的合成已经成功，但是，与全无机杂化钙钛矿相比，有机-无机杂化钙钛矿的有机阳离子容易分解，导致环境稳定性较差。因此，需要研发全无机铋基钙钛矿材料以适合光催化降解、有机转化等。

技术实现思路

[0003]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：本专利技术公开了一种简单的方法来合成非常有效的无铅钙钛矿异质结Cs3Bi2Br9/TiO2，并将其成功地应用于选择性光催化苄醇的氧化和MBT的降解。通过使用这种异质结对苯甲醇进行选择性光催化氧化，可以获得超过97％的选择性。同时，异质结在降解有机污染物方面也表现出很高的活性，根据实验结果，在20分钟内10mg/L的有机污染物MBT（巯基苯并噻唑）可以降解99％。
[0004]本专利技术公开了Cs3Bi2Br9/TiO2催化材料的制备及这种材料在光催化苯甲醇的氧化及MBT降解上的应用。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：Cs3Bi2Br9/TiO2钙钛矿异质结，其制备方法为，搅拌下，将CsBr和BiBr3溶液滴加入TiO2分散液中，然后超速离心，再将固体干燥，得到Cs3Bi2Br9/TiO2钙钛矿异质结。
[0005]光催化氧化甲苯制备苯甲醇的方法，包括以下步骤：（1）搅拌下，将CsBr和BiBr3溶液滴加入TiO2分散液中，然后超速离心，再将固体干燥，得到Cs3Bi2Br9/TiO2钙钛矿异质结；（2）将Cs3Bi2Br9/TiO2钙钛矿异质结加入到甲苯中，在氧存在下光照，制备苯甲醇。
[0006]本专利技术公开了Cs3Bi2Br9/TiO2钙钛矿异质结在光催化氧化甲苯制备苯甲醇中的应用。
[0007]本专利技术公开了Cs3Bi2Br9/TiO2钙钛矿异质结在光催化降解巯基苯并噻唑中的应
用。
[0008]本专利技术中，Cs3Bi2Br9/TiO2钙钛矿异质结中，Cs3Bi2Br9/TiO2钙钛矿的质量百分数为10%～75%，优选10%～30%，最优选15%～20%。
[0009]本专利技术CsBr和BiBr3溶液中，溶剂为DMF；TiO2分散液中，溶剂为异丙醇。
[0010]本专利技术中，搅拌速度为2000rpm～3000rpm；超速离心的转速为7000rpm～9000rpm，优选8000rpm。
[0011]本专利技术中，干燥为真空干燥，比如80℃真空干燥12小时。
[0012]本专利技术中，光照为可见光照。
[0013]与现有的技术相比，利用上述技术方案的本专利技术具有如下优点：（1）本专利技术使用了新型的钙钛矿材料Cs3Bi2Br9/TiO2，探索了其在光催化领域的性能，制备了一系列不同比例的光催化剂，制备方法简单、易于操作。
[0014]（2）与已有的研究相比，本专利技术中制备的Cs3Bi2Br9/TiO2复合材料具有很好的苯甲醇氧化的转化率和选择性，同时对MBT的降解效果也非常好。
[0015]（3）本专利技术所使用的Cs3Bi2Br9/TiO
2 复合材料具备优良的循环稳定性，且制备方法简单，易于操作，便于实际的应用。
附图说明
[0016]图1为各个比例Cs3Bi2Br9/TiO2复合材料XRD图；图2为15% Cs3Bi2Br9/TiO2复合材料的SEM图；图3为15% Cs3Bi2Br9/TiO2复合材料的元素mapping图；图4为15% Cs3Bi2Br9/TiO2复合材料的HRTEM图；图5为各个比例Cs3Bi2Br9/TiO2复合材料在光催化氧化苯甲醇上的应用；图6为甲苯氧化产物质谱图；图7为不同自由基捕捉剂下，转化率结果；图8为不同实验条件下，转化率结果；图9为各个比例Cs3Bi2Br9/TiO2复合材料在MBT降解上的应用；图10为15% Cs3Bi2Br9/TiO2降解MBT体系加入了自由基捕获剂后的效率比变化图；图11为15% Cs3Bi2Br9/TiO2降解MBT的循环实验结果。
[0017]具体实施方法下文将结合附图和具体实例来进一步说明本专利技术的技术方案。除非另有说明，下列实施例中所用的试剂、材料、仪器均可通过商业手段获得，操作环境均为常规环境；涉及的具体操作方法以及测试方法都为本领域常规方法。
[0018]本专利技术苯甲醇的光氧化使用的是甲苯，使用50mg的催化剂来氧化0.5mmol的苯甲醇，反应时间为8h，目标物质含量的测定通过GC-MS测量。
[0019]对比例一 Cs3Bi2Br9无铅钙钛矿的制备，具体步骤如下：（1）称取576mg CsBr和807mg BiBr3，都溶解在15ml 的DMF中，得到CsBr和BiBr3溶液；（2）2500rpm搅拌下，将CsBr和BiBr3溶液滴加到150 mL异丙醇中，10分钟滴加完毕后继续搅拌30 min，之后使用超速离心机8000rpm离心所得到的液体，再将收集到的固体放入真空干燥箱80度干燥12h，得到Cs3Bi2Br9无铅钙钛矿。
[0020]实施例 Cs3Bi2Br9/TiO2复合光催化剂的制备，具体步骤如下：以15% Cs3Bi2Br9/TiO2为例，复合光催化剂合成方法为：（1）称取576mg CsBr和807mg BiBr3，都溶解在15ml 的DMF中，得到CsBr和BiBr3溶液；（2）称取600mg的TiO2分散在异丙醇中，得到TiO2白色分散液；（3）2500rpm搅拌下，取1.185mL的CsBr和BiBr3溶液滴加到上述TiO2白色分散液中，10分钟滴加完毕后继续搅拌30 min，之后使用超速离心机8000rpm离心所得到的液体，再将收集到的固体放入真空干燥箱80度干燥12h，得到15% Cs3Bi2Br9/TiO2。
[0021]参照上述15% Cs3Bi2Br9/TiO2的制备方法，更改CsBr和BiBr3溶液用量，得到不同Cs3Bi2Br9质量百分数的Cs3Bi2B本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.Cs3Bi2Br9/TiO2钙钛矿异质结，其特征在于，所述Cs3Bi2Br9/TiO2钙钛矿异质结的制备方法为，搅拌下，将CsBr和BiBr3溶液滴加入TiO2分散液中，然后超速离心，再将固体干燥，得到Cs3Bi2Br9/TiO2钙钛矿异质结。2.根据权利要求1所述Cs3Bi2Br9/TiO2钙钛矿异质结，其特征在于，Cs3Bi2Br9/TiO2钙钛矿异质结中，Cs3Bi2Br9/TiO2钙钛矿的质量百分数为10%～75%。3.根据权利要求2所述Cs3Bi2Br9/TiO2钙钛矿异质结，其特征在于，Cs3Bi2Br9/TiO2钙钛矿异质结中，Cs3Bi2Br9/TiO2钙钛矿的质量百分数为10%～30%。4.根据权利要求1所述Cs3Bi2Br9/TiO2钙钛矿异质结，其特征在于，CsBr和BiBr3溶液中，溶剂为DMF；TiO2分散液中，溶剂为异丙醇。5.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：路建美，贺竞辉，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：