一种Z型异质结Cs2AgBiBr6/TiO2复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及纳米半导体材料领域，特别是基于一种Z型异质结Cs2AgBiBr6/TiO2复合材料及其制备方法：将立方状Cs2AgBiBr6纳米点超声分散于辛烷中，取3ml分散于辛烷中的Cs2AgBiBr6溶液并加入0.3g的介孔TiO2，在手套箱中使用磁力搅拌加热台搅拌1小时使Cs2AgBiBr6和TiO2混合均匀后，缓慢加热至120℃蒸发掉溶剂，待溶剂完全蒸发完以后，将得到的Cs2AgBiBr6/TiO2粉末进行研磨，在管式炉中氩气氛200℃下热处理2小时，最终制备深黄色得到Z型异质结Cs2AgBiBr6/TiO2复合材料。本发明专利技术提供了一种将介孔TiO2和Cs2AgBiBr6纳米点复合的热蒸发法，该方法简易高效且耗能低，有效解决了TiO2复合材料体系难以兼容高比表面积，宽吸收光谱和高载流子利用率的难题，该材料体系在光催化降解盐酸四环素时展现出优异的性能。时展现出优异的性能。时展现出优异的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种Z型异质结Cs2AgBiBr6/TiO2复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及纳米半导体材料领域，特别是一种Z型异质结Cs2AgBiBr6/TiO2复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]二氧化钛(TiO2)作为一种传统的半导体材料，具有价格低廉，热化学性质稳定和环境友好等特点，广泛地应用于光催化，电催化和涂料等领域。但因其具有较宽的带隙(3.0
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3.2eV)，导致对太阳光的利用率较低，加之高的载流子复合率，制约了其在光催化中的应用。
[0003]为了解决TiO2光吸收范围窄和载流子利用率低的问题，研究人员采取金属离子掺杂，非金属元素掺杂，贵金属沉积，染料敏化和半导体复合等方法来改性TiO2。其中半导体复合是改善光催化性能的常见方法，以二元复合为例，当两种结构不同的半导体复合时，由于能带结构的差异，形成电位差，从而促进载流子的分离。根据两种半导体之间的能带的位置不同，异质结类型可分为三种类型(TypeⅠ，TypeⅡ和TypeⅢ)。随着研究的深入，研究人员在TypeⅡ的基础上进一步提出了Z型异质结理论，由于内建电场的存在，导致其载流子分离效率远大于其他三种类型，光催化性能也最佳。影响光催化性能的因素较多，其中主要的有：1)催化剂的光吸收能力，吸收光谱越宽则能利用的能量越多，电子更容易受到激发发生跃迁；2)催化剂中光生载流子的利用率，光生电子
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空穴对从催化剂体内传输表面的参加光化学反应的过程中，容易催化剂体内或者体表发生复合，导致载流子的利用率降低，从而降低其光催化性能；3)催化剂的比表面积，比表面积越大则提供的反应活性位点越多，更利于反应物的吸附和光催化降解。因此，当光催化剂材料在兼顾上述高比面积、宽吸收光谱和高载流子利用率时特性时，其光催化性能将会大大提升。
[0004]近些年来，研究人员使用了较多材料体系和TiO2复合，如g
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C3N4，GO，Bi2MoO6以及Ag2SO4等，均在一定程度上改善了TiO2的光催化性能，但仍面临难以兼顾高比表面积，宽吸收光谱和高载流子利用率等问题。

技术实现思路

[0005]常见的TiO2半导体复合材料，往往不能同时兼顾高比表面积，宽吸收光谱和高载流子利用。为了克服催化剂难以兼顾高比表面积，宽吸收光谱和高载流子利用的难题，本专利技术提出了一种Z型异质结Cs2AgBiBr6/TiO2复合材料的体系。
[0006]一方面，本专利技术提供了一种Z型异质结Cs2AgBiBr6/TiO2复合材料，其包括介孔TiO2和纳米Cs2AgBiBr6，Cs2AgBiBr6/TiO2复合材料为纳米尺寸，并且具有介孔结构。更进一步地，Cs2AgBiBr6/TiO2复合材料具有Z型异质结。
[0007]另一方面，本专利技术还提供了Z型异质结Cs2AgBiBr6/TiO2复合材料的方法，包括以下步骤：将的立方状Cs2AgBiBr6纳米点超声分散于辛烷中，取分散于辛烷中的Cs2AgBiBr6溶液并加入介孔TiO2，在手套箱中使用磁力搅拌加热台搅拌Cs2AgBiBr6和TiO2混合后，将温度升
高到溶剂的沸点以蒸发溶剂，将得到的Cs2AgBiBr6/TiO2粉末进行研磨，并在管式炉中惰性气体下进行热处理，最终制备得到Z型异质结Cs2AgBiBr6/TiO2复合材料。
[0008]优选地，采用热蒸发工艺制备Z型异质结Cs2AgBiBr6/TiO2复合材料。
[0009]优选地，磁力搅拌时间为1小时使得Cs2AgBiBr6和TiO2充分混合均匀。
[0010]优选地，加热台缓慢升温。
[0011]优选地，加热台温度为溶剂辛烷的沸点120℃。
[0012]再一方面，本专利技术提供了一种Z型异质结Cs2AgBiBr6/TiO2复合材料的应用，即应用于光催化降解盐酸四环素。
[0013]本专利技术的有益效果：
[0014]1.本专利技术提的一种简易方法制备的Z型异质结Cs2AgBiBr6/TiO2复合材料继承了TiO2的介孔结构且尺寸为纳米级，该结构可以提供大量的孔道和大比表面积，孔道可以促进反应物的扩散，大的比表面积能提供大量的反应活性位点，更利于反应物在催化剂表面吸附和光化学反应的进行，从而提高其光催化降解盐酸四环素的活性。
[0015]2.本专利技术提的一种简易方法制备的Z型异质结Cs2AgBiBr6/TiO2复合材料的接触面之间形成肖特基结来增强其吸光能力。
[0016]3.本专利技术提的一种简易方法制备的Z型异质结Cs2AgBiBr6/TiO2复合材料具有的Z型异质结，可通过电势差将TiO2导带的电子直接注入到Cs2AgBiBr6价带上，从而实现载流子的分离目的，有避免了光生电子
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空穴对的复合，使其能够传输到催化剂表面参与光化学反应，提高了载流子的利用率。
[0017]4.本专利技术提的一种简易方法制备Z型异质结Cs2AgBiBr6/TiO2复合材料的方法，该方法仅需120℃的温度，不仅能耗较低还简单高效。
[0018]以下将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[0019]图1为本专利技术实施例1的Z型异质结Cs2AgBiBr6/TiO2复合材料的球差透射电镜图，插图为TiO2高角环形暗场像。
[0020]图2为本专利技术实施例1的Z型异质结Cs2AgBiBr6/TiO2复合材料的氮气等温吸附
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脱附曲线图。
[0021]图3为本专利技术实施例1的Z型异质结Cs2AgBiBr6/TiO2复合材料的紫外—可见吸收光谱图，其中CABB代表Cs2AgBiBr6。
[0022]图4为本专利技术实施例1的Z型异质结Cs2AgBiBr6/TiO2复合材料的荧光光谱图，其中CABB代表Cs2AgBiBr6。
[0023]图5为本专利技术实施例1的Z型异质结Cs2AgBiBr6/TiO2复合材料的能带结构示意图。
[0024]图6为本专利技术实施例1和实施例2的Z型异质结Cs2AgBiBr6/TiO2复合材料的光催化降解盐酸四环素效率图。
具体实施方式
[0025]为使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本申请作进一步详细说明。
[0026]实施例1
[0027]一种法制备Z型异质结Cs2AgBiBr6/TiO2复合材料的制备方法，具体步骤如下：
[0028]将立方状Cs2AgBiBr6纳米点超声分散于辛烷中，取3ml分散于辛烷中的Cs2AgBiBr6溶液并加入0.3g的介孔TiO2，在手套箱中使用磁力搅拌加热台搅拌1小时使Cs2AgBiBr6和TiO2混合均匀后，缓慢加热至120℃蒸发掉溶剂，待溶剂完全蒸发完以后，将得到的Cs2AgBiBr6/TiO2粉末进行研磨，在管式炉中氩气氛200℃下热处理2小时，最终制备得到深黄色的Z型异质结Cs2AgBiBr6/TiO2复合材料。
[0029]图1为本专利技术实施例1中，制备的Z型异质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Z型异质结Cs2AgBiBr6/TiO2复合材料，其特征在于：包括介孔TiO2和纳米Cs2AgBiBr6。2.根据权利要求1所述的Z型异质结Cs2AgBiBr6/TiO2复合材料，其特征在于：所述的Cs2AgBiBr6/TiO2复合材料为纳米尺寸。3.根据权利要求1所述的Z型异质结Cs2AgBiBr6/TiO2复合材料，其特征在于：所述的Cs2AgBiBr6/TiO2复合材料具有介孔结构。4.根据权利要求1所述的Z型异质结Cs2AgBiBr6/TiO2复合材料，其特征在于：所述的Cs2AgBiBr6/TiO2复合材料具有Z型异质结。5.一种制备权利要求1所述的Z型异质结Cs2AgBiBr6/TiO2复合材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：将的立方状Cs2AgBiBr6纳米点超声分散于辛烷中，取分散于辛烷中的Cs2AgBiBr6溶液并加入介孔TiO2，在手套箱中使用磁力搅拌加热台搅拌Cs2AgBiBr6和TiO2混合后，将温度升高到溶剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨培志，蒋胤，王兆阳，秦鹏，杨雯，姚雪梅，戚自婷，李佳保，
申请(专利权)人：云南师范大学，
类型：发明
国别省市：