一种可见光响应型高效稳定的纳米CsPbBr制造技术

本发明专利技术提供一种可见光响应型高效稳定的纳米CsPbBr

A highly efficient and stable nano cspbbr with visible light response

【技术实现步骤摘要】
一种可见光响应型高效稳定的纳米CsPbBr3/TiO2复合光催化剂及其制备方法
本专利技术属于可见光响应型光催化
，具体涉及一种可见光响应型高效稳定的纳米CsPbBr3/TiO2复合光催化剂及其制备方法。
技术介绍
自2009年有机-无机杂化钙钛矿材料尝试研究应用于光伏领域获得初步成效以来，掀起了铅卤钙钛矿材料研究的热潮。有机-无机杂化钙钛矿和全无机钙钛矿太阳能电池方面的研究一直在突破，获得了可喜的成果，单节钙钛矿太阳能电池效率再创新高。钙钛矿材料具有高的消光系数、优秀的双极性电荷迁移、较小的激子结合能和带隙可调等优异的性能，除可用于研发高效太阳能电池外，还可以用于电致发光、光致发光、传感以及催化和光催化等领域，具有巨大的潜在应用前景。然而，铅卤钙钛矿材料为典型的低价离子晶体，易于溶解在水和极性有机溶剂中，限制了其扩展应用，因此科学家们大量探索和寻找铅卤钙钛矿材料的各种保护技术和方法，比如：包裹一层铋铟锡合金层，避开钙钛矿层和水溶液的直接接触；聚苯乙烯包埋钙钛矿；磺丁基醚-β-环糊精(SBE-β-CD)包埋钙钛矿等技术，均在一定程度上提高了铅卤钙钛矿材料的抗水性。最近研究发现，CsPbBr3量子点制备过程中原位水解钛酸四丁酯包覆氢氧化钛后，在氩气保护条件下300℃热处理，获得了核-壳结构CsPbBr3/TiO2复合材料。TiO2壳层的保护，使CsPbBr3/TiO2复合材料具有一定的抗水性，并验证了在发光领域的潜在应用，但后期制备操作要求苛刻。TiO2作为一种无毒、生物相容性好和稳定性高的氧化物半导体光催化材料，已被广泛用于环境污染物降解、光解水产氢等领域。但是，由于TiO2属于宽禁带半导体，激发需要紫外光，能利用太阳光的波长范围窄，很难胜任为可见光响应型光催化剂。因此，需要提供一种针对上述现有单一光催化材料性能不足的改进技术方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可见光响应型高效稳定的纳米CsPbBr3/TiO2复合光催化剂及其制备方法，利用CsPbBr3具有宽波长范围内可见光的强吸收性能与TiO2的高度稳定性结合，采用简单液相法制备出无定型TiO2包覆纳米CsPbBr3的复合光催化剂(CsPbBr3/TiO2)，用于克服现有单一的光催化材料性能的不足，如CsPbBr3易于溶解在水中，TiO2的光吸收范围窄。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种可见光响应型高效稳定的纳米CsPbBr3/TiO2复合光催化剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：步骤一：按照配比称取原料溴化铯和溴化铅于第一容器中，加入N,N-二甲基甲酰胺、油酸和油胺，在密封条件下搅拌至原料完全溶解，得到CsPbBr3前驱液；步骤二：将甲苯加入第二容器中，在搅拌条件下，加入步骤一中得到的所述CsPbBr3前驱液，密封条件下继续搅拌，得到CsPbBr3纳米晶悬浮液；步骤三：将甲苯加入第三容器中，在搅拌条件下加入钛酸四丁酯，密封条件下继续搅拌，得到含钛酸四丁酯的甲苯溶液；步骤四：在搅拌条件下，将步骤三中得到的所述钛酸四丁酯的甲苯溶液加入到步骤二所述的CsPbBr3纳米晶悬浮液中，在空气气氛下敞开搅拌一段时间后，得到Ti(OH)4包覆的CsPbBr3纳米晶混合悬浮液；步骤五：将步骤四中得到的所述Ti(OH)4包覆的CsPbBr3纳米晶混合悬浮液装入高压反应釜中，加热并保温，然后冷却至室温，经多次清洗和离心分离后，将沉淀进行干燥，得到纳米CsPbBr3/TiO2复合光催化剂。如上所述的可见光响应型高效稳定的纳米CsPbBr3/TiO2复合光催化剂的制备方法，作为优选方案，步骤三中所述钛酸四丁酯与所述甲苯的体积比为1:10。如上所述的可见光响应型高效稳定的纳米CsPbBr3/TiO2复合光催化剂的制备方法，作为优选方案，步骤一中所述溴化铯与所述溴化铅的物质的量之比为1:1。如上所述的可见光响应型高效稳定的纳米CsPbBr3/TiO2复合光催化剂的制备方法，作为优选方案，步骤一中所述CsPbBr3前驱液的物质的量浓度为0.02～0.05mol/L。如上所述的可见光响应型高效稳定的纳米CsPbBr3/TiO2复合光催化剂的制备方法，作为优选方案，步骤一中所述N,N-二甲基甲酰胺、所述油酸和所述油胺的体积比为(9～15)：1:0.5。如上所述的可见光响应型高效稳定的纳米CsPbBr3/TiO2复合光催化剂的制备方法，作为优选方案，步骤二中所述甲苯与所述CsPbBr3前驱液的体积比为(8～12)：1。如上所述的可见光响应型高效稳定的纳米CsPbBr3/TiO2复合光催化剂的制备方法，作为优选方案，所述步骤四中在空气气氛下敞开搅拌一段时间后，得到Ti(OH)4包覆的CsPbBr3纳米晶混合悬浮液，其中空气气氛的湿度为20％～60％，搅拌时间为2～10h。如上所述的可见光响应型高效稳定的纳米CsPbBr3/TiO2复合光催化剂的制备方法，作为优选方案，所述步骤五中加热并保温，加热温度为120～200℃，保温时间为4～12h。如上所述的可见光响应型高效稳定的纳米CsPbBr3/TiO2复合光催化剂的制备方法，作为优选方案，所述步骤五中将沉淀进行干燥，干燥温度为60℃，干燥时间为24h。如上所述的可见光响应型高效稳定的纳米CsPbBr3/TiO2复合光催化剂的制备方法所制备的可见光响应型高效稳定的纳米CsPbBr3/TiO2复合光催化剂。与最接近的现有技术相比，本专利技术提供的技术方案具有如下优异效果：(1)本专利技术中将具有宽波长范围内可见光的强吸收性能的CsPbBr3与具有高度稳定性的TiO2结合，采用简单液相法制备出纳米级的可见光响应型高效稳定的纳米CsPbBr3/TiO2复合光催化剂，制备工艺简单且制造成本低廉，在自然空气气氛中操作，不需要手套箱以及惰性气体保护措施，并且制备后期不涉及高温热处理，可以满足大规模的工业化生产要求。(2)本专利技术中所制备的纳米CsPbBr3/TiO2复合光催化剂在可见光照射条件下，纳米CsPbBr3/TiO2复合光催化剂具有较高的催化活性，且回收重复利用率高，能快速降解水溶液中的有机污染物，光催化降解有机污染物的速率常数比商用P25二氧化钛的光催化剂的降解有机污染物的速率常数高出7倍左右，纳米CsPbBr3/TiO2复合光催化剂在污水处理的环境治理领域以及利用太阳光照射降解有机污染物方面具有很大的应用前景。(3)本专利技术中所制备的纳米CsPbBr3/TiO2复合光催化剂具有很好的抗水性，在水体系中可长期稳定的工作。附图说明构成本申请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。其中：图1为本专利技术具体实施例中制备的纳米CsPbBr3/TiO2复合光催化剂的透射电子显微镜照片；图2为本专利技术具体实施例中制备的纳米CsPbBr3/TiO2复合光催化剂的高分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可见光响应型高效稳定的纳米CsPbBr

【技术特征摘要】
1.一种可见光响应型高效稳定的纳米CsPbBr3/TiO2复合光催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
步骤一：按照配比称取原料溴化铯和溴化铅于第一容器中，加入N,N-二甲基甲酰胺、油酸和油胺，在密封条件下搅拌至原料完全溶解，得到CsPbBr3前驱液；
步骤二：将甲苯加入第二容器中，在搅拌条件下，加入步骤一中得到的所述CsPbBr3前驱液，密封条件下继续搅拌，得到CsPbBr3纳米晶悬浮液；
步骤三：将甲苯加入第三容器中，在搅拌条件下加入钛酸四丁酯，密封条件下继续搅拌，得到含钛酸四丁酯的甲苯溶液；
步骤四：在搅拌条件下，将步骤三中得到的所述钛酸四丁酯的甲苯溶液加入到步骤二所述的CsPbBr3纳米晶悬浮液中，在空气气氛下敞开搅拌一段时间后，得到Ti(OH)4包覆的CsPbBr3纳米晶混合悬浮液；
步骤五：将步骤四中得到的所述Ti(OH)4包覆的CsPbBr3纳米晶混合悬浮液装入高压反应釜中，加热并保温，然后冷却至室温，经多次清洗和离心分离后，将沉淀进行干燥，得到纳米CsPbBr3/TiO2复合光催化剂。


2.如权利要求1所述的可见光响应型高效稳定的纳米CsPbBr3/TiO2复合光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤三中所述钛酸四丁酯与所述甲苯的体积比为1:10。


3.如权利要求1所述的可见光响应型高效稳定的纳米CsPbBr3/TiO2复合光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤一中所述溴化铯与所述溴化铅的物质的量之比为1:1。


4.如权利要求1所述的可见光响应型高效稳定的纳米CsPbBr3/TiO2复...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟哈日巴拉，郭祖安，张博文，付乌有，曹建亮，李彦伟，王晓东，孙广，张战营，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南;41