一种Cu掺杂无机卤化物钙钛矿催化剂及其制备方法和应用

本发明涉及光催化材料制备及应用，具体涉及一种cu掺杂无机卤化物钙钛矿催化剂及其制备方法和用途。

背景技术：

1、罗丹明b(rhodamine b)也被称为9-(2-羧基苯基)-3,6-双(二乙氨基)占吨翁氯化物，是一种人工合成的红色碱性荧光染料，广泛应用于工业染色中。然而，由于其对人体健康的潜在危害，如皮肤、内脏红染、心肌纤维断裂等，经过一系列研究表明其致癌性较强，因此，由于其具有毒性、致癌和致突变性，对生态系统和人类健康构成严重威胁，罗丹明b的降解和去除也成为了科研人员的研究方向。最常见的方法是：高级氧化技术和光催化法。

2、高级氧化技术（advanced oxidation processes, aops）通常是利用碳纳米管活化过硫酸盐高效降解废水中的罗丹明b，其核心原理是通过产生具有强氧化能力的活性物种（如羟基自由基·oh等），高效降解废水中难降解或有毒有害有机污染物，达到改善水质、降低环境风险的目的。该方法适用ph范围广，能有效矿化成co2和h2o。但是其对于设备的要求极高，燃料消耗和投入较大，很难实现大规模产业化。

3、光催化法是通过催化剂在光的激发和催化剂的催化作用下产生的·oh氧化分解有机物。与其他的处理方法相比，因其具有能耗低、操作简便、反应条件温和、可减少二次污染等突出优点，因而日益受人们重视。目前常见的钙钛矿光催化剂主要是cspbbr，但因其光生电子易复合以及含有铅这类有毒物质而受到了一定的应用限制，难以得到大规模的应用。

技术实现思路

1、本发明提供了一种cu掺杂无机卤化钙钛矿cs2nabicl6催化剂的制备方法和应用，本发明提供的cu掺杂cs2nabicl6相对于传统的纯相钙钛矿对光照的吸收能力增强，且降解性能具有明显的变化，能够有效完成罗丹明b的降解。

2、本发明cu掺杂无机卤化物钙钛矿催化剂的化学式为cs2naxcu1-xbicl6，其中x=0.2~0.5。

3、本发明cu掺杂无机卤化物钙钛矿催化剂的制备方法为将钠盐、铜盐、铋盐、铯盐添加到浓盐酸中在70~90℃下反应，反应完成后，升温至100~120℃搅拌待晶体溶解后，保温15~25min后，反应产物在60-80min内降温冷却至室温，固液分离，固体用无水乙醇、去离子水依次洗涤，干燥研磨后制得cu掺杂无机卤化物钙钛矿催化剂。

4、所述钠盐、铜盐、铋盐、铯盐为硝酸盐或氯化盐。

5、本发明方法制得cu掺杂无机卤化物钙钛矿催化剂属于双钙钛矿类型的钙钛矿材料，形貌为正八面体，粒径为2-8μm，其晶格间距为0.285nm，热分解温度为530℃，其热稳定性较优。

6、本发明cu掺杂无机卤化物钙钛矿催化剂应用在光催化降解罗丹明b中，降解罗丹明b的速率能够达到6.05μmol/g·min，90min能够实现接完全降解，罗丹明b在水中的浓度能够实现接近于0。

7、cu作为掺杂剂掺入此类钙钛矿，能够通过增强d能带态来调节费米能级，促进催化剂中的激子解离，抑制了载流子重组，从而提升相关的催化活性。理论上，向钙钛矿晶体结构中掺入cu，会引起钙钛矿晶体结构缺陷的增加，从而扩大了光激发下的光吸收和电子传输，在对于可见光更大的利用程度下能够更好的利用缺陷提升光催化降解罗丹明b的能力。此外，本研究中所涉及的元素以及化学试剂均为污染较小的试剂，具有绿色环保的优势。

8、本发明cu掺杂无机卤化物钙钛矿催化剂制备方法简单，能实现绿色环保且无毒的可持续利用，且成本低廉，能够实现工业化的批量生产。

技术特征：

1.一种cu掺杂无机卤化物钙钛矿催化剂，其特征在于：化学式为cs2naxcu1-xbicl6，其中x=0.2~0.5。

2.权利要求1所述的cu掺杂无机卤化物钙钛矿催化剂的制备方法，其特征在于：将钠盐、铜盐、铋盐、铯盐添加到浓盐酸中在70~90℃、搅拌下反应，反应完成后，升温至100~120℃搅拌待晶体溶解后，保温15~25min后，在60-80min内降温冷却至室温，固液分离，固体用无水乙醇、去离子水依次洗涤，干燥后研磨制得cu掺杂无机卤化物钙钛矿催化剂。

3.权利要求1所述的cu掺杂无机卤化物钙钛矿催化剂在在光催化降解罗丹明b中的应用。

技术总结本发明公开了一种Cu掺杂无机卤化物钙钛矿催化剂，其化学式为Cs<subgt;2</subgt;Na<subgt;x</subgt;Cu<subgt;1‑x</subgt;BiCl<subgt;6</subgt;，其中x=0.2~0.5；本发明将钠盐、铜盐、铋盐、铯盐添加到浓盐酸中在70~90℃、搅拌下反应，反应完成后，升温至100~120℃搅拌待晶体溶解后，保温15~25min后，在60‑80min内降温冷却至室温，固液分离，固体用无水乙醇、去离子水依次洗涤，干燥后制得Cu掺杂无机卤化物钙钛矿催化剂；本发明方法制得的催化剂应用在光催化降解罗丹明B中，实验结果显示最高降解速率能够达到6.05μmol/g·min，90min能够实现95%以上的降解，本发明能实现绿色环保且无毒的可持续利用，且成本低廉，能够实现工业化的批量生产。技术研发人员：邱建备,王绮玥昕,杨正文,周大成,王齐受保护的技术使用者：昆明理工大学技术研发日：技术公布日：2024/11/18