[发明专利]一种可见光响应型高效稳定的纳米CsPbBr3

说明书

本发明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，其制备方法为：按配比称取溴化铯和溴化铅，制备CsPbBr₃前驱液；将其加入甲苯，密封搅拌得到CsPbBr₃纳米晶悬浮液；搅拌下将含钛酸四丁酯的甲苯溶液加入CsPbBr₃纳米晶悬浮液中，空气下搅拌，得到Ti(OH)₄包覆CsPbBr₃纳米晶混合悬浮液；最后将其装入反应釜中，加热并保温，冷却后离心分离，将沉淀干燥，得到纳米CsPbBr₃/TiO₂复合光催化剂。本发明制备出的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且具有很好的抗水性，在水体系中可长期稳定的工作。

技术领域

本发明属于可见光响应型光催化技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，本发明提供如下技术方案：

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：