一种钙钛矿复合材料光催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种钙钛矿复合材料光催化剂及其制备方法和应用，属于光催化剂制备技术领域。本发明专利技术公开的光催化剂化学式为Cs2SnI

【技术实现步骤摘要】
一种钙钛矿复合材料光催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于光催化剂制备
，涉及一种钙钛矿复合材料光催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着社会的快速发展，向环境排放的有害废水以惊人的速度增加，这对生物有机体、人体和生态系统造成严重危害。水体中的主要污染物是有机染料、氮、磷和重金属等，其中有机染料占最大比例。据报道，全世界每年生产的染料超过7
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105吨，造成了严重的水体污染，导致环境平衡受到破坏。此外，有机染料也会导致人类健康问题，因为其中含有高度危险、致突变、致癌和不可生物降解的色素。因此，从清洁生产和可持续发展的角度出发，开发高效、环保的有机染料处理技术势在必行。
[0003]苏丹红Ⅲ作为一种常见的色素，主要是用于石油、机油和其他的一些工业溶剂中。但是不法分子把它用为一种食品添加剂，用于给食物上色。然而，世界卫生组织国际癌症研究机构将苏丹Ⅲ归在3类致癌物清单中，对人体有着不可逆的巨大损伤。同时，苏丹红III具有水不溶性，传统的水生物处理技术在降解时有一定的局限性。
[0004]如今，人们提出了各种技术，如吸附、生物降解和高级氧化等。光催化技术是一种先进的氧化技术，主要利用光能催化污染物的降解。与传统的吸附、混凝等处理技术相比，半导体光催化在实际应用中具有能耗低、反应速度快、不形成二次危险副产物等优点。
[0005]卤化物钙钛矿材料作为一种优秀的半导体材料，具有载流子迁移率高、载流子扩散长度大、光吸收范围宽、发射波长可连续调节、成本低、发光色纯度高等优点，吸引了众多研究者的研究。近几年，卤化物钙钛矿被广泛用于光催化降解中。
[0006]因此，有必要研究一种高效快捷的方法，使其能够通过太阳能来降解水源中有机染料(如苏丹红Ⅲ)。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术的目的之一在于提供一种钙钛矿复合材料光催化剂；本专利技术的目的之二在于提供一种钙钛矿复合材料光催化剂的制备方法；本专利技术的目的之三在于提供一种钙钛矿复合材料光催化剂在催化降解苏丹红III方面的应用。
[0008]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0009]1.一种钙钛矿复合材料光催化剂，所述光催化剂的化学式为Cs2SnI
x
Cl6‑
x
，其中x为0
‑
6。
[0010]2.上述光催化剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0011](1)制备前驱液Ⅰ：将氯化铯溶解到甲醇中，搅拌下加热使其完全溶解得到前驱液Ⅰ；
[0012](2)制备前驱液Ⅱ：将卤化锡(氯化锡或碘化锡)溶解在氢碘酸的乙酸乙酯溶液中，搅拌至完全溶解得到前驱液Ⅱ；
[0013](3)制备光催化剂：将前驱液Ⅱ迅速加入前驱液Ⅰ中，得到的固体沉淀，洗涤后离心、干燥过夜，即可得到光催化剂。
[0014]优选的，步骤(1)中，所述氯化铯和甲醇的摩尔体积比为1:5～20，mmol:mL。
[0015]优选的，步骤(1)中，所述加热为加热至温度为30～60℃。
[0016]优选的，步骤(2)中，所述卤化锡为氯化锡或碘化锡；
[0017]所述卤化锡与氢碘酸的摩尔体积比为0.5:0～4，mmol:mL。
[0018]优选的，步骤(2)中，所述氢碘酸的乙酸乙酯溶液中氢碘酸的体积分数不大于44.5％。
[0019]优选的，步骤(3)中，所述洗涤为用乙酸乙酯进行反复洗涤。
[0020]优选的，步骤(3)中，所述离心的转速为6000～10000rpm。
[0021]优选的，步骤(3)中，所述干燥为在60～80℃的烘箱中干燥。
[0022]3.上述钙钛矿复合材料光催化剂在催化降解苏丹红III类有机物方面的应用。
[0023]本专利技术的有益效果在于：本专利技术公开了一种钙钛矿材料光催化剂，本专利技术的催化剂化学式为Cs2SnI
x
Cl6‑
x
(其中x为0
‑
6)，本专利技术通过调节I和Cl的含量比，能够表现出阶梯化效果的降解效率，且都优于没有光催化剂时的降解速率。本专利技术公开的光催化剂Cs2SnI
x
Cl6‑
x
在可见光照射下，其内部的电子从价带激发到导带，产生电子和空穴，少量空穴直接参与光催化反应；同时电子与O2分子反应，生成
·
O2‑
自由基，
·
O2‑
自由基又与H2O反应生成
·
OH直接与待降解物(苏丹红III类有机物)反应，从而达到降解的目的。本专利技术的光催化剂对解决水资源中过多排放的有毒有害有机物所造成的环境问题具有良好实际应用前景，且该光催化剂合成方法简单，易操作，对设备要求不高，具有低成本和低能耗的优点，具有良好的应用前景。
[0024]本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
[0025]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：
[0026]图1为实施例1中制备的Cs2SnCl6的XRD图；
[0027]图2为实施例2中制备的Cs2SnI
x
Cl6‑
x
(Sn和I的摩尔体积比为0.5:2，mmol:ml)的XRD图；
[0028]图3为实施例3中制备的Cs2SnI
x
Cl6‑
x
(Sn和I的摩尔体积比为0.5:3，mmol:ml)的XRD图；
[0029]图4为实施例4中制备的Cs2SnI
x
Cl6‑
x
Sn和I的摩尔体积比为0.5:4，mmol:ml)的XRD图；
[0030]图5为实施例5中制备的Cs2SnI6的XRD图；
[0031]图6为实施例6中制备的苏丹红Ⅲ溶液的UV光谱图；
[0032]图7为实施例1中制备的Cs2SnCl6降解苏丹红III溶液随时间变化的UV光谱图；
[0033]图8为实施例2中制备的Cs2SnI
x
Cl6‑
x
(Sn和I的摩尔体积比为0.5:2，mmol:ml)降解苏丹红III溶液随光照时间的UV光谱图；
[0034]图9为实施例3中制备的Cs2SnI
x
Cl6‑
x
(Sn和I的摩尔体积比为0.5:3，mmol:ml)降解苏丹红III溶液随光照时间的UV光谱图；
[0035]图10为实施例4中制备的Cs2SnI
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Cl6‑
x
(Sn和I的摩尔体积比为0.5:4，mmol:ml)降解苏丹红III溶液随光照时间的UV光谱图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿复合材料光催化剂，其特征在于，所述光催化剂的化学式为Cs2SnI
x
Cl6‑
x
，其中x为0
‑
6。2.权利要求1所述光催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)制备前驱液Ⅰ：将氯化铯溶解到甲醇中，搅拌下加热使其完全溶解得到前驱液Ⅰ；(2)制备前驱液Ⅱ：将卤化锡(氯化锡或碘化锡)溶解在氢碘酸的乙酸乙酯溶液中，搅拌至完全溶解得到前驱液Ⅱ；(3)制备光催化剂：将前驱液Ⅱ迅速加入前驱液Ⅰ中，得到的固体沉淀，洗涤后离心、干燥过夜，即可得到光催化剂。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述氯化铯和甲醇的摩尔体积比为1:5～20，mmol:mL。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄强，刘佳欣，戚飞，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：