System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种光催化剂及其制备与应用制造技术_技高网

一种光催化剂及其制备与应用制造技术

技术编号:40561621 阅读:9 留言:0更新日期:2024-03-05 19:24
本发明专利技术公开一种光催化剂及其制备与应用,其为ADA型复合物,ADA型复合物包括作为第一电子受体的金属有机框架材料、负载在金属有机框架上的电子供体,吸附于电子供体的第二电子受体,电子供体为钙钛矿量子点,第二电子受体的氢键电子受体数量为2;光催化剂的能带结构为typeⅡ,以电子ADA型复合物构建的受体(A)‑供体(D)‑受体(A)的双受体体系,相较于单一的受体(A)‑供体(D)体系不同,可有效的抑制光生电子和空穴的复合,在不破坏PQDs@MOF结构的同时,有效提高催化剂的光催化效率,具有原料易得、设备要求低的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光催化,尤其涉及一种光催化剂及其制备与应用


技术介绍

1、光催化降解有机污染物对于发展绿色经济、实现人类社会的可持续发展具有重大意义,而高性能光催化剂的设计和制备是充分利用太阳能、实现污染物高效降解的重要环节。金属-有机框架材料(mof)可以通过有机配体或金属中心吸收光来产生光响应,具有比表面积大、活性位点多、化学组分和晶体结构可调的优点,是光催化领域里极具应用前景的光催化剂,引起了人们极大的兴趣。同时,钙钛矿量子点(pqds)因其带隙可调、消光系数大、缺陷容忍度高等特性,也在光催化领域有着优异的表现。通过构建pqds@mof复合光催化剂,可以在增加pqds稳定性的同时,弥补mof材料可见光利用率低的问题,光催化效果好。

2、然而,目前的pqds@mof光催化剂的性能仍不足以满足实际应用需求。其中,短的光生载流子寿命是限制其效率提升的不利因素之一。虽然目前人们通过对受体(或给体)的化学组分以及能带结构的设计和调节,在d-a体系中实现了pqds和mof之间的光生载流子转移和分离,在一定程度上延缓了载流子的湮灭,提高了光催化剂的性能。例如,有报道表明甲胺铅碘钙钛矿量子点(mapbi3 pqds)中产生的光生电子可以转移至fe基mof材料(pcn-221(fe0.2)),使mapbi3 pqds@pcn-221(fe0.2)光催化降解co2的效率较单一pcn-221(fe0.2)提升了38倍。但是,由于pqds和mof之间的强耦合效应,分离的电荷仍会以较快的速度复合,难以参与后续光催化反应,不利于光催化剂性能的进一步提升。

3、因此,有必要提供一种抑制pqds@mof光催化剂中光生载流子的复合的手段,来提升其光催化效率、推动其在光催化领域的应用。


技术实现思路

1、有鉴于此,本申请提供一种光催化剂及其制备与应用,用于解决pqds和mof之间的强耦合效应而带来的光催化效率低的问题。

2、为达到上述技术目的,本申请采用以下技术方案:

3、第一方面,本申请提供一种光催化剂,其为ada型复合物,ada型复合物包括作为第一电子受体的金属有机框架材料、负载在金属有机框架上的电子供体,吸附于电子供体的第二电子受体,电子供体为钙钛矿量子点,第二电子受体的氢键电子受体数量为2;光催化剂的能带结构为typeⅱ。

4、优选的,钙钛矿量子点为cspbbr3钙钛矿量子点。

5、优选的,金属有机框架材料为uio-67。

6、优选的,第二电子受体为对苯醌。

7、第二方面,本申请提供一种光催化剂的制备方法,包括以下步骤:

8、s1.将钙钛矿量子点原位生长于金属有机框架材料内部,得pqds@mof粉末;

9、s2.将pqds@mof粉末分散于第二电子受体的水溶液中,超声,再真空干燥,即得光催化剂。

10、优选的,步骤s1包括:

11、s11.将pbbr2和uio-67粉末分散于有机溶剂中,加热,得到混合液;

12、s12.惰性气氛下,将cs2co3的有机溶液加入至混合液中,加热反应,而后冷却,离心分离,得pqds@mof粉末。

13、优选的,uio-67粉末与pbbr2的质量比为0.05-0.15:0.046-0.138。

14、优选的,电子受体与金属有机框架材料粉末的质量比为0.0006-0.002:0.05-0.15。

15、优选的,步骤s12中,加热反应的温度为150-165℃。

16、第三方面,本申请提供一种光催化剂在降解有机污染物中的应用。

17、本申请的有益效果如下:

18、本申请以电子ada型复合物构建的受体(a)-供体(d)-受体(a)的双受体体系,相较于单一的受体(a)-供体(d)体系不同,可有效的抑制光生电子和空穴的复合,在不破坏pqds@mof能带结构的同时,有效提高催化剂的光催化效率,具有原料易得、设备要求低等优点;

19、本申请通过限定pqds及mof的组分类型使得光催化剂的能带结构为typeⅱ,可以实现pqds向mof的光生电子转移,在促进光生电子-空穴对分离的同时,利用pqds可见光区域消光系数大的优点,将其作为光敏剂,提高光催化剂对太阳能的利用率;而通过将pqds与两种电子受体对复合形成受体(a)-供体(d)-受体(a)的双受体体系(金属有机框架(a)-pqds量子点(d)-对苯醌(a)),可以有效阻碍光生电荷的复合,形成长寿命的电荷分离态,来提升其光催化效率;

20、本申请通过限定pqds为cspbbr3(溴铅铯)钙钛矿量子点,其吸收变位位于510nm左右,因此可作为光敏化剂,有效提高uio-67的可见光响应,提高光催化效率;同时由于uio-67的微孔结构的保护,cspbbr3钙钛矿量子点的稳定性高,催化稳定性提升。

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【技术保护点】

1.一种光催化剂,其特征在于,其为ADA型复合物,所述ADA型复合物包括作为第一电子受体的金属有机框架材料、负载在金属有机框架上的电子供体,吸附于电子供体的第二电子受体,所述电子供体为钙钛矿量子点,所述第二电子受体的氢键电子受体数量为2;所述光催化剂的能带结构为typeⅡ。

2.根据权利要求1所述的光催化剂,其特征在于,所述钙钛矿量子点为CsPbBr3钙钛矿量子点。

3.根据权利要求1所述的光催化剂,其特征在于,所述金属有机框架材料为UiO-67。

4.根据权利要求1所述的光催化剂,其特征在于,所述第二电子受体为对苯醌。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的光催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

6.根据权利要求5所述的光催化剂的制备方法,其特征在于,步骤S1包括:

7.根据权利要求6所述的光催化剂的制备方法,其特征在于,所述UiO-67粉末与所述PbBr2的质量比为0.05-0.15:0.046-0.138。

8.根据权利要求5所述的光催化剂的制备方法,其特征在于,所述第二电子受体与所述金属有机框架材料粉末的质量比为0.0006-0.002:0.05-0.15。

9.根据权利要求6所述的光催化剂的制备方法,其特征在于,步骤S12中,加热反应的温度为150-165℃。

10.一种如权利要求1-4任一项所述的光催化剂在降解有机污染物中的应用。

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【技术特征摘要】

1.一种光催化剂,其特征在于,其为ada型复合物,所述ada型复合物包括作为第一电子受体的金属有机框架材料、负载在金属有机框架上的电子供体,吸附于电子供体的第二电子受体,所述电子供体为钙钛矿量子点,所述第二电子受体的氢键电子受体数量为2;所述光催化剂的能带结构为typeⅱ。

2.根据权利要求1所述的光催化剂,其特征在于,所述钙钛矿量子点为cspbbr3钙钛矿量子点。

3.根据权利要求1所述的光催化剂,其特征在于,所述金属有机框架材料为uio-67。

4.根据权利要求1所述的光催化剂,其特征在于,所述第二电子受体为对苯醌。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的光催化剂的制备方法,其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员:尹子夕刘星辰
申请(专利权)人:湖北文理学院
类型:发明
国别省市:

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