全无机卤化物钙钛矿复合材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种全无机卤化物钙钛矿复合材料及其制备方法与应用，为Ag/AgX/CsPbBr3复合材料，其中，Ag/AgX为纳米粒子，且Ag纳米粒子均匀分布于AgX的表面，CsPbBr3为支撑材料，其与AgX通过卤素原子交换实现复合；AgX为AgCl或AgBr。制备的Ag/AgBr/CsPbBr3复合材料的光生电子

【技术实现步骤摘要】
全无机卤化物钙钛矿复合材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于光热催化材料
，具体涉及全无机卤化物钙钛矿复合材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]这里的陈述仅提供与本专利技术相关的
技术介绍
，而不必然地构成现有技术。
[0003]CO2和CH4是两种最重要的温室气体，甲烷干重整转化为合成气(CRM：CO2+CH4→
2H2+2CO)被认为是解决这一问题的一种可行而有效的方法。
[0004]可应用于CRM的光热催化材料需要具有光吸收效率高、反应的导价带位置合适、光吸收范围宽以及长期热稳定性好等优点，常用的光热催化材料，如TiO2、MgO、CeO2、Al2O3和SiO2等，都是宽带隙半导体，吸光范围小，对太阳能利用率低，难以用作CRM的光热催化材料。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种全无机卤化物钙钛矿复合材料及其制备方法与应用。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种全无机卤化物钙钛矿复合材料，为Ag/AgX/CsPbBr3复合材料，其中，Ag/AgX为纳米粒子，且Ag纳米粒子均匀分布于AgX的表面，CsPbBr3为支撑材料，其与AgX通过卤素原子交换实现复合；AgX为AgCl或AgBr。
[0008]第二方面，本专利技术提供所述全无机卤化物钙钛矿复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0009]Ag/AgX复合物与CsPbBr3在有机溶剂中发生原位离子交换反应制备得到Ag/AgX/CsPbBr3复合材料。
[0010]第三方面，本专利技术提供所述全无机卤化物钙钛矿复合材料作为光热催化剂在环境污染治理中的应用。
[0011]第四方面，本专利技术提供一种光热催化剂，包括载体和负载于载体上的催化剂，所述催化剂为所述全无机卤化物钙钛矿复合材料。
[0012]上述本专利技术的以上一种或多种实施例取得的有益效果如下：
[0013]Ag/AgBr/CsPbBr3复合材料的制备方法简单，具有反应条件温和、成本低、产率高等优点；
[0014]制备的Ag/AgBr/CsPbBr3复合材料的光生电子
‑
空穴能够有效分离，表现出良好的光热催化CRM性能，用做CRM的光热催化剂时，可以大幅提高光吸收效率，有利于提高太阳能利用率，降低反应温度，提高催化剂的稳定性。
附图说明
[0015]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0016]图1为本专利技术实施例1制备的CsPbBr3、Ag/AgCl以及Ag/AgBr/CsPbBr3复合物材料XRD和SEM图像。
[0017]图2为本专利技术实施例1制备的Ag/AgCl粉末TEM图像。
[0018]图3为本专利技术实施例1制备的CsPbBr3和Ag/AgBr/CsPbBr3的带隙图像。
[0019]图4为本专利技术实施例1制备的CsPbBr3和Ag/AgBr/CsPbBr3的紫外
‑
可见漫反射和价带XPS图谱。
[0020]图5为本专利技术实施例1测得的CsPbBr3材料的光、热和光热催化甲烷干重整的性能图。
[0021]图6为本专利技术实施例1中Ag/AgBr/CsPbBr3材料的光、热和光热催化甲烷干重整的性能图(a)；Ag/AgCl、CsPbBr3和Ag/AgBr/CsPbBr3复合材料的CO产率(b)；7wt％Ag/AgBr/CsPbBr3的CO产率循环试验(c)；在不同单色光(415、515、615和715nm)下，7wt％Ag/AgBr/CsPbBr3光热催化CO的产率(d)；不同条件下7wt％Ag/AgBr/CsPbBr3的CO的产率(e)；7wt％Ag/AgBr/CsPbBr3材料，在光照和不光照条件下，用阿伦尼乌斯公式以CO产率做的表光活化能。
[0022]图7为本专利技术实施例1中Ag/AgCl、Ag/AgBr和CsPbBr3材料的光热催化CO产率。
[0023]图8为本专利技术实施例1中对7wt％Ag/AgBr/CsPbBr3，7wt％AgBr/CsPbBr3和CsPbBr3材料的光热催化性能。
[0024]图9为本专利技术实施例1中7wt％Ag/AgBr/CsPbBr3，7wt％Ag/AgBr/CsPbBr3(物理混合物)和CsPbBr3材料的光热催化性能。
[0025]图10为本专利技术实施例1中Ag/AgCl、CsPbBr3和Ag/AgBr/CsPbBr3复合材料的CO产率。
[0026]图11为本专利技术实施例1中CsPbBr3和7wt％Ag/AgBr/CsPbBr3复合材料的H2和CO产率。
[0027]图12为本专利技术实施例1中7wt％Ag/AgBr/CsPbBr3复合材料反应前后的XRD谱图。
[0028]图13为本专利技术实施例1中CsPbBr3和7wt％Ag/AgBr/CsPbBr3反应前后的XPS分析。
[0029]图14为本专利技术实施例1中CsPbBr3和7wt％Ag/AgBr/CsPbBr3材料的发光光谱和时间分辨发光衰变光谱。
具体实施方式
[0030]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0031]如前所述，可应用于CRM的光热催化材料需要具有光吸收效率高、反应中导电和价带位置合适、光吸收范围宽、长期热稳定性好等优点，可供选择的光热催化材料有限。常用的光热催化材料，如TiO2、MgO、CeO2、Al2O3和SiO2等，都是宽带隙半导体，吸光范围小，对太阳能利用率低，不适宜用作CRM的光热催化材料。
[0032]第一方面，本专利技术提供一种全无机卤化物钙钛矿复合材料，为Ag/AgX/CsPbBr3复
合材料，其中，Ag/AgX为纳米粒子，且Ag纳米粒子均匀分布于AgX的表面，CsPbBr3为支撑材料，其与AgX通过卤素原子交换实现复合；AgX为AgCl或AgBr。
[0033]在一些实施例中，Ag/AgX/CsPbBr3复合材料中，Ag、AgX和CsPbBr3的质量比为0.5
‑
1.5：5
‑
10：90
‑
100。
[0034]进一步的，Ag/AgX纳米粒子的粒径范围为200
‑
500nm。
[0035]优选的，Ag纳米粒子的粒径范围为10
‑
30nm。
[0036]第二方面，本专利技术提供所述全无机卤化物钙钛矿复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0037]Ag/AgX复合物与CsPbBr3在有机溶剂中发生原位离子交换反应制备得到Ag/AgX/CsPbBr3复合材料。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全无机卤化物钙钛矿复合材料，其特征在于：为Ag/AgX/CsPbBr3复合材料，其中，Ag/AgX为纳米粒子，且Ag纳米粒子均匀分布于AgX的表面，CsPbBr3为支撑材料，其与AgX通过卤素原子交换实现复合；AgX为AgCl或AgBr。2.根据权利要求1所述的全无机卤化物钙钛矿复合材料，其特征在于：Ag/AgX/CsPbBr3复合材料中，Ag、AgX和CsPbBr3的质量比为0.5
‑
1.5：5
‑
10：90
‑
100；进一步的，Ag/AgX纳米粒子的粒径范围为200
‑
500nm；优选的，Ag纳米粒子的粒径范围为10
‑
30nm。3.权利要求1或2所述全无机卤化物钙钛矿复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：Ag/AgX复合物与CsPbBr3在有机溶剂中发生原位离子交换反应制备得到Ag/AgX/CsPbBr3复合材料。4.根据权利要求3所述的全无机卤化物钙钛矿复合材料的制备方法，其特征在于：Ag/AgX复合物的制备方法，包括如下步骤：将AgNO3和聚乙烯吡咯烷酮分散于无水乙醇，得混合溶液；将饱和卤化钠溶液倒入无水乙醇中，得到卤化钠的乙醇溶液；将所述混合溶液滴加到卤化钠的乙醇溶液中，搅拌反应，得到均匀的AgX/NaX混相结构；对AgX/NaX混相结构进行光照还原，在AgX表面生成均匀的Ag纳米粒子，得Ag/AgX/NaX；洗涤除去Ag/AgX/NaX混相结构中的NaX核，得到Ag/AgX纳米粒子。进一步的，所述卤化钠为氯化钠或溴化钠；进一步的，所述光照还原过程中采用的灯为Xe灯；优选的，光照功率为300mW/cm2，光照时间为20
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60min，优选为30min；进一步的，采用乙醇和水交替洗涤除去Ag/AgX/NaCl混相结构中的NaCl核。5.根据权利要求3所述的全无机卤化物钙钛矿复合材料的制备方法，其特征在于：氯化钠的乙醇溶液中，氯化钠饱和溶液与无水乙醇的体...

【专利技术属性】
技术研发人员：王朋，高鹏，黄柏标，王泽岩，郑昭科，刘媛媛，程合锋，张倩倩，张晓阳，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：