【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于废弃钙钛矿电池回收，具体而言，涉及一种从废弃铅基钙钛矿电池中提取铅和碘制备碘化铅的方法，尤其涉及一种通过超声水浸从废弃铅基钙钛矿电池中提取铅和碘制备碘化铅的方法。
技术介绍
1、铅基钙钛矿电池因具有光电转换效率高、制造成本低的优势显示出巨大的商业化前景。随着产业加快升级和产品更新换代，大量从生产线上淘汰下来的不合格或退役铅基钙钛矿电池面临处理处置问题，尤其是钙钛矿层所使用的含铅材料带来的环境风险备受关注。基于环境保护和资源利用的综合考虑，开发有效的铅污染控制与铅基钙钛矿电池回收技术至关重要。
2、从铅基钙钛矿电池中提取铅和碘可以采用湿法分离回收方法，首先需将钙钛矿层从废弃的电池板中剥离出来，再通过吸附、电解、沉淀等手段从中回收铅，进一步加工得到碘化铅或精铅产品。领域内有一些关于回收铅的技术方案，但仍有缺陷。
3、专利cn114988464a公开了一种从钙钛矿电池中回收利用铅盐的方法和装置，包括将钙钛矿电池通过有机试剂浸提，然后向钙钛矿电池浸提液中加入去离子水和冰醋酸获得悬浊液，水浴加热悬浊液直到橙黄色沉淀全部沉降至底部，洗涤和干燥，获得纯化碘化铅晶体。其所使用的浸提剂包括dmf、dmso、gbl、2-me等有毒有机溶剂，水浴加热悬浊液过程中难免会挥发到环境中造成危害。
4、专利cn107513618b公开了一种钙钛矿电池的铅回收方法及装置，包括将钙钛矿电池破碎，得到小于1cm3的碎块，随后将碎块在有机溶剂中浸泡，固液分离得到含铅分离液，最后向含铅分离液中加入硫化物沉淀剂得到pbs
5、专利cn108823414b公开了一种对废旧钙钛矿太阳能电池循环利用的方法，将钙钛矿太阳能电池浸入有机溶剂中清洗，固液分离后得到含铅浸出液，所得的含铅浸出液与氨水反应，所得第一浊液固液分离得到第一固体，将所得第一固体与醋酸反应，所得第二浊液固液分离得到乙酸铅固体。其工艺流程繁琐冗长，产生的废液也没有得到有效处理。
6、综上所述，目前废弃铅基钙钛矿电池回收相关研究基本都需要借助有机溶剂(如dmf、dmso等)实现钙钛矿层的溶解分离，但大量使用的有毒有机溶剂给操作环境和人员健康带来了直接威胁，亟需开发基于绿色试剂的铅分离与回收新方法。
技术实现思路
1、针对现有技术的改进需求，本专利技术提供了一种从废弃铅基钙钛矿电池中提取铅和碘制备碘化铅的方法，通过超声水浸法，然后调节ph至2.5-5.0，对过滤得到第一溶液进行不完全蒸发结晶或冷却结晶，结晶得到碘化铅。解决现有钙钛矿电池湿法回收领域中广泛使用的有毒有机溶剂所产生的二次污染问题。
2、根据本专利技术的目的，提供了一种从废弃铅基钙钛矿电池中提取铅和碘制备碘化铅的方法，包括以下步骤：
3、(1)将废弃铅基钙钛矿电池的基底和背板分离，暴露钙钛矿层；
4、(2)将步骤(1)分离的基底和背板采用水浸提，并进行超声处理；
5、(3)取出基底和背板，向浸提液中投加酸，调节ph至2.5-5.0，然后过滤得到第一溶液；
6、(4)对步骤(3)得到的第一溶液进行蒸发结晶或冷却结晶，所述蒸发结晶为不完全蒸发结晶，即将所述第一溶液的体积蒸发至初始体积的2％-10％，结晶得到碘化铅。
7、优选地，步骤(4)中，记结晶后剩余的溶液为第二溶液，所述第二溶液回用于步骤(3)进行下一批次调节ph。
8、优选地，步骤(3)中，所述酸为氢碘酸、盐酸、氢溴酸、乙酸或硝酸。
9、优选地，步骤(2)中，所述超声的功率密度为0.3-2w/cm2，超声的频率为20-100khz；所述水浸提的温度为10-40℃，时间为10-60min。
10、优选地，步骤(2)中，所述水浸提使用的水的体积与废弃铅基钙钛矿电池单面的面积的比值为5-20l/m2。
11、优选地，所述钙钛矿层的材料为apbi3型结构，其a位阳离子为cs+、ma+、fa+中的一种或它们的混合。
12、优选地，步骤(1)中，所述分离的方式是机械切割，和/或将废弃铅基钙钛矿电池浸泡于非极性溶剂中使封装胶膜失效。
13、优选地，所述封装胶膜为聚烯烃弹性体或聚乙烯-聚醋酸乙烯酯共聚物。
14、优选地，所述非极性溶剂是正己烷、环己烷、甲苯中的一种。
15、优选地，所述冷却结晶为将第一溶液的温度降至0-4℃。
16、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
17、(1)针对现有技术的缺陷或改进需求，本专利技术在溶解钙钛矿层提取铅的过程中没有使用dmf、dmso、γ-gbl、nmp等有毒有机溶剂，而采用绿色无害、廉价易得的水作为溶剂，并辅以超声，可实现超过99.9％的铅浸提率(铅浸提率＝浸提液中的铅含量/废弃铅基钙钛矿电池中的铅含量×100％)。不仅能高效回收废弃铅基钙钛矿电池中的铅，还能避免有毒有机溶剂对环境和人体的危害。使用水作为溶解钙钛矿层和提取铅的溶剂，不会对其他功能层(如电子传输层sno2、空穴传输层niox)产生破坏作用，避免向浸提液中引入金属杂质元素，使浸提液中仅包含钙钛矿相关组分，极大简化了后续的分离提纯操作，碘化铅产物纯度高。
18、(2)提取废弃铅基钙钛矿电池中的铅，需将钙钛矿层暴露出来，光伏封装领域广泛采用的poe或eva封装胶膜粘结力强，基底和背板难以分离。本专利技术通过机械切割或将废弃铅基钙钛矿电池浸泡在非极性溶剂中，所述非极性溶剂是正己烷、环己烷、甲苯中的一种。根据“相似相溶”原理，它们可以自发渗入封装层，降低封装胶膜与周围材料界面之间的粘性。并且，正己烷、环己烷、甲苯不会破坏钙钛矿层，避免了pb泄漏。使用过的非极性溶剂性质没有发生改变，可以循环回用于下一批次的基底和背板的分离过程。
19、(3)本专利技术向浸提液中添加氢碘酸调节ph为2.5-5.0，抑制碘化铅水解产物pb(oh)i的形成，防止铅在后续过滤操作中以pb(oh)i滤渣的形式排出体系，造成铅回收率的下降；同时，向第一溶液中投加氢碘酸还能防止结晶过程产生pb(oh)i杂相，进一步提升碘化铅产品的纯度。此外，本专利技术要求氢碘酸在取出基底和背板之后投加，避免酸性环境将基底和背板上剩余的含金属元素功能层溶解，防止向浸提液中引入金属元素杂质，给制备高纯碘化铅创造了有利条件。
20、(4)本专利技术采用不完全蒸发手段，具体地，是将第一溶液的体积蒸发至初始体积的2％-10％，使碘化铅晶体优先析出，避免第一溶液中包含的cs+、ma+、fa+等钙钛矿a位阳离子进入碘化铅产品形成杂相，提升了碘化铅产品纯度。
21、(5)本专利技术构建了一种试剂回用的工艺。具体地，所述非极性溶剂可以循环回用于下一批次的双玻分离过程；结晶后剩余的第二溶液可回用于下一批次的调节ph过程。避免了废液的排放，降低了环境危害，提升本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种从废弃铅基钙钛矿电池中提取铅和碘制备碘化铅的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的从废弃铅基钙钛矿电池中提取铅和碘制备碘化铅的方法，其特征在于，步骤(4)中，记结晶后剩余的溶液为第二溶液，所述第二溶液回用于步骤(3)进行下一批次调节pH。
3.如权利要求1所述的从废弃铅基钙钛矿电池中提取铅和碘制备碘化铅的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述酸为氢碘酸、盐酸、氢溴酸、乙酸或硝酸。
4.如权利要求1所述的从废弃铅基钙钛矿电池中提取铅和碘制备碘化铅的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述超声的功率密度为0.3-2W/cm2，超声的频率为20-100kHz；所述水浸提的温度为10-40℃，时间为10-60min。
5.如权利要求1所述的从废弃铅基钙钛矿电池中提取铅和碘制备碘化铅的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述水浸提使用的水的体积与废弃铅基钙钛矿电池单面的面积的比值为5-20L/m2。
6.如权利要求1所述的从废弃铅基钙钛矿电池中提取铅和碘制备碘化铅的方法，其特征在于，所述钙钛矿层的材料为APbI3型
7.如权利要求1所述的从废弃铅基钙钛矿电池中提取铅和碘制备碘化铅的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述分离的方式是机械切割，和/或将废弃铅基钙钛矿电池浸泡于非极性溶剂中使封装胶膜失效。
8.如权利要求7所述的从废弃铅基钙钛矿电池中提取铅和碘制备碘化铅的方法，其特征在于，所述封装胶膜为聚烯烃弹性体或聚乙烯-聚醋酸乙烯酯共聚物。
9.如权利要求7或8所述的从废弃铅基钙钛矿电池中提取铅和碘制备碘化铅的方法，其特征在于，所述非极性溶剂是正己烷、环己烷、甲苯中的一种。
10.如权利要求1所述的从废弃铅基钙钛矿电池中提取铅和碘制备碘化铅的方法，其特征在于，所述冷却结晶为将第一溶液的温度降至0-4℃。
...【技术特征摘要】
1.一种从废弃铅基钙钛矿电池中提取铅和碘制备碘化铅的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的从废弃铅基钙钛矿电池中提取铅和碘制备碘化铅的方法，其特征在于，步骤(4)中，记结晶后剩余的溶液为第二溶液，所述第二溶液回用于步骤(3)进行下一批次调节ph。
3.如权利要求1所述的从废弃铅基钙钛矿电池中提取铅和碘制备碘化铅的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述酸为氢碘酸、盐酸、氢溴酸、乙酸或硝酸。
4.如权利要求1所述的从废弃铅基钙钛矿电池中提取铅和碘制备碘化铅的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述超声的功率密度为0.3-2w/cm2，超声的频率为20-100khz；所述水浸提的温度为10-40℃，时间为10-60min。
5.如权利要求1所述的从废弃铅基钙钛矿电池中提取铅和碘制备碘化铅的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述水浸提使用的水的体积与废弃铅基钙钛矿电池单面的面积的比值为5-2...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨家宽，胡广，梁莎，李朝阳，黄亮，邹庆芳，周世发，梁江北，段华波，袁书珊，虞文波，胡敬平，侯慧杰，徐凌，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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