[发明专利]甲基氨基碘化亚锡‑二氧化钛可见光催化材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及可见光催化材料技术领域，特别涉及一种甲基氨基碘化亚锡-二氧化钛可见光催化材料的制备方法。

背景技术

光催化材料是一种潜在和理想的环境净化材料，二氧化钛(TiO₂)由于其独特的性质成为一种功能广泛的光催化应用材料。但是，由于二氧化钛(TiO₂)的带隙宽度过大，只能吸收波长小于387nm的紫外光，而紫外光仅占太阳光总能量的4%左右，因此大大限制了其在实际生产和生活中的应用。

近年来出现的有机-无机杂化钙钛矿基材料作为光吸收剂空穴传输层材料使得光电技术有了新的发展方向。甲基氨基碘化亚锡(MASnI₃)是一种直接带隙半导体，带隙能量为1.3eV，当应用于光催化反应中时，甲基氨基碘化亚锡(MASnI₃)的光响应范围更宽。然而，由于甲基氨基碘化亚锡(MASnI₃)较小的禁带宽度，使得产生的光生电子与空穴迅速复合，虽然光响应范围变宽，但其催化效率并不高。

目前，甲基氨基碘化亚锡(MASnI₃)材料制备常用的方法有：常温研磨法 (见文献：Chung I., Song J.-H., Im J., et al. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 8579.)；高温混合法(Schaefer F. C., Hechenbleikner I., et al. J. Am. Chem. Soc. 1959, 81, 1466.)；液相旋涂法(Nam J J., Jun H N., Young C K., et al. Nature Materials. 2014,13, 897.)，其中，利用研磨法和混合法合成的材料，纯度较低，常含有杂质，组分的化学计量比不精确，使材料会出现一定的缺陷。利用液相旋涂法合成的材料，虽然提高了材料的纯度，但是旋涂过程中涂覆层的均匀性不好控制，从而影响材料的性能。并且以上方法均需进行真空操作，增加了合成材料的成本，操作也较复杂。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种甲基氨基碘化亚锡-二氧化钛可见光催化材料的制备方法，该方法反应条件温和，不仅节省了成本，而且使操作更加简便；该方法制备的可见光催化材料产生的光生电子能迅速转移到二氧化钛(TiO₂)导带上，降低光生电子与空穴的复合速率，提高光生电子-空穴对在材料界面上的分离，从而提高材料的可见光催化活性。

本发明是通过以下技术方案实现的：本发明的甲基氨基碘化亚锡-二氧化钛可见光催化材料的制备方法，其步骤如下：

(1). 甲基碘化铵的制备，包括以下步骤：将甲胺(CH₃NH₂)醇溶液与碘化氢(HI)水溶液以体积比1:1混合，进行磁力搅拌， 在0～5℃反应2～ 4 h，得到混合溶液；将混合溶液旋蒸，得到白色沉淀物；将白色沉淀物溶解于乙醇与乙醚混合溶剂中进行重结晶，将重结晶后的沉淀物放在60～ 80 ℃真空干燥箱中干燥24 h，得到干燥的甲基碘化铵；

(2). 碘化亚锡(SnI₂) 的制备，包括以下步骤：

(2-1). 将一定质量锡(Sn)与2 mol/L HCl水溶液混合，将氮气(N₂)通入混合液中排除混合液中的空气，得到所需混合液；

(2-2).将一定量的 碘(I₂)加入步骤(2-1)中上述的混合液中，将加碘(I₂)后的混合液置于反应器加热至150～ 170℃回流反应，反应后得到含碘(I₂)混合溶液，其中，加入的碘(I₂)与步骤(2-1)中加入锡(Sn)的质量相同；

(2-3). 向步骤(2-2)中的加碘(I₂)混合溶液中加入适量锡(Sn)，混合15 min，得到含锡(Sn)混合溶液；

(2-4). 将步骤(2-3)中的含碘(I₂)混合溶液转移至另一反应器中加热至70～ 80℃反应1～2 h，反应后，将含锡(Sn)的黄色溶液缓慢冷却至室温,静置24 h，得到针状碘化亚锡(SnI₂)晶体；

(3). 甲基氨基碘化亚锡(MASnI₃)的制备，包括以下步骤：