一种钙钛矿制造技术

本发明专利技术属于催化降解技术领域，涉及木质素模型化合物的裂解，具体涉及一种钙钛矿

【技术实现步骤摘要】
一种钙钛矿/CTF复合光催化剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于催化降解
，涉及木质素模型化合物的裂解，具体涉及一种钙钛矿
/CTF(
三嗪框架材料
)
复合光催化剂及其制备方法与应用
。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术
。
[0003]含氧化合物如酚
、
醇
、
酸
、
醚和醛，是现代化工中重要的源材料
。
传统的含氧化合物需要从石化资源中提取，在生产过程中不仅排放二氧化碳，而且生产过程中涉及多个危险工艺
。
[0004]木质素是由紫丁香基丙烷单元
(S
型
)、
愈创木基丙烷单元
(G
型
)
和对羟基苯丙烷单元
(H
型
)
随机聚合而成的三维网状高分子聚合物
。
这三种芳香单元的衍生物间通过
β
‑
O
‑
4、
α
‑
O
‑
4、
β
‑
1、
β
‑5和5‑5等
C
‑
C
键和
C
‑
O
键连接而成
。/>木质素高值化利用的关键是如何选择性的断裂连接键，得到三种结构单元对应的单酚化合物
。
连接键中
C
‑
O
键因其键能低
、
含量高而备受关注，然而，据专利技术人研究发现，木质素的复杂连接结构导致断裂
C
‑
O
键所得芳香单体的最高产率仅能达到
27
％
。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种钙钛矿
/CTF
复合光催化剂及其制备方法与应用，本专利技术通过钙钛矿与
CTF
进行复合，不仅能够实现对木质素的光催化裂解，而且能够实现对光催化剂电子结构的微调，使光催化剂具有合适的电子结构，提高光催化过程中
h
+
和
.
O2‑
的产生，从而提高裂解木质素制备芳香单体的产率
。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
[0007]一方面，一种钙钛矿
/CTF
复合光催化剂的制备方法，采用熔盐法将
CTF
与铯源
、
铋源以及溴源同时进行复合与合成，形成
Cs3Bi2Br9与
CTF
的复合物即可；其中，熔盐法的温度为
170
～
370℃
，
CTF
与铯源的质量比为1～
10:1。
[0008]本专利技术为了进一步提高裂解木质素制备芳香单体的产率，从木质素的
C
‑
C
键的裂解方向进行进一步研究，光催化能够借助光生电子和活性自由基协作实现
C
‑
C
键在低能态下裂解，从而可避免醛和酚类物质的再缩聚，提高芳香单体产率
。
针对
C
α
‑
C
β
键裂解，光催化剂裂解
C
α
‑
C
β
键从光催化剂产生的空穴活化
C
β
‑
H
键开始，形成
C
β
·
自由基中间体，然后
C
β
·
自由基中间体先后与
O2和质子还原产生的
H
·
反应生成亚稳态过氧中间体，最后亚稳态过氧中间体发生电子重排，从而断裂
C
α
‑
C
β
键
。
反应路径中需要氧气和
H
·
自由基的先后参与，而氧气的存在又会对电子和
H
·
自由基产生消耗，从而大大限制了反应效率
。
光催化裂解
C
α
‑
C
β
键中，对光催化剂的氧化能力也有一定要求
。
·
OH
因其超强的氧化能力可无差别攻击木质素中连接键，反而不利于
C
β
·
自由基中间体的形成
。
因此，
h
+
和
.
O2‑
因合适的氧化能力，在
C
β
·
自由基和过氧中间体的形成过程中扮演着重要作用
。
所以，为了能够使光催化剂能够光裂解
C
α
‑
C
β
键，必须使光催化剂具有合适的电子结构，以产出
h
+
和
.
O2‑
；同时，光催化剂的导带位置必须低于
0.33V
，价带位置必须低于
1.99V。
为了达到自由基的可控产出的目的，需要选择合适的基底光催化剂以及对基底光催化剂的电子结构进行微调
。
[0009]钙钛矿的价带为
1.83V
，满足对价带的要求
。
同时，钙钛矿可受到外界应力变化而改变电子结构，满足于裂解
C
α
‑
C
β
键电子结构可调的需要
。
本专利技术将钙钛矿量子点嵌入进
CTF
框架中，不仅可以对钙钛矿进行保护，提升钙钛矿的稳定性，又可以为
CTF
引入金属位点提升催化活性
。
另外，钙钛矿和
CTF
可以形成异质结，会加速光生电子
‑
空穴的分离
。
[0010]目前有多种方法可以将钙钛矿嵌入
CTF
，例如以硅胶为硬模板，将钙钛矿量子点负载在多孔
CTF
表面，但是该过程方法复杂，钙钛矿负载率较低，难以实现钙钛矿与
CTF
复合材料的电子结构的可控调节，本专利技术利用熔盐法将在
Cs3Bi2Br9的合成过程中嵌入
CTF
内，能够在
CTF
内负载更多的钙钛矿，通过熔盐法温度的调节实现复合材料的电子结构的可控调节，从而有利于提高光催化降解木质素制备芳香单体的产率
。
[0011]另一方面，一种钙钛矿
/CTF
复合光催化剂，由上述制备方法获得
。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种钙钛矿
/CTF
复合光催化剂的制备方法，其特征是，采用熔盐法将
CTF
与铯源
、
铋源以及溴源同时进行复合与合成，形成
Cs3Bi2Br9与
CTF
的复合物即可；其中，熔盐法的温度为
170
～
370℃
，
CTF
与铯源的质量比为1～
10:1。2.
如权利要求1所述的钙钛矿
/CTF
复合光催化剂的制备方法，其特征是，铯源为溴化铯；或，铋源为三溴化铋；或，所述溴源为三溴化铋和溴化铯
。3.
如权利要求1所述的钙钛矿
/CTF
复合光催化剂的制备方法，其特征是，铯源
、
铋源以及溴源采用
CsBr
与
BiBr3，
CsBr
与
BiBr3的摩尔比为
1:0.5
～
1.5。4.
如权利要求1所述的钙钛矿
/CTF
复合光催化剂的制备方法，其特征是，
CTF
与铯源
、
铋源
、
溴源以及熔融盐进行研磨均匀后，然后加热至
170
～
370℃
，使熔融盐熔融，并同时进行复合与合成
。5.
如权利要求1所述的钙钛矿
/CTF
复合光催化剂的制备方法，其特征是，熔盐法的温度为
170
～
3...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭双祯，史玲珑，马惠芳，李炟，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学山东省科学院，
类型：发明
国别省市：