[发明专利]一种钙钛矿光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种钙钛矿光催化剂及其制备方法和应用，属于光催化剂制备技术领域。本发明公开了一种钙钛矿光催化剂(Cs₂AgBiI₆或Cs₂AgBiI₆‑GO)。Cs₂AgBiI₆在可见光照射下，其内部的电子从价带激发到导带，从而产生光生电子和空穴，电子被O₂快速捕获，产生·O₂^‑自由基，然后·O₂^‑自由基与活性染料反应生成矿化产物，从而达到降解染料的目的；另外，氧化石墨烯(GO)具有特殊的物理和化学性质，能防止光催化剂团聚和提供快速的电荷转移通道，本发明的光催化剂对解决水资源中过多排放的有毒有害有机物所造成的环境问题具有良好实际应用前景，且该光催化剂合成方法简单，易操作，对设备要求不高，具有低成本和低能耗的优点。

技术领域

本发明属于光催化剂制备技术领域，涉及一种钙钛矿光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着经济社会和科学技术的快速发展，精细化工在给人们衣食住行提供便利的同时，也给环境保护带来了巨大的挑战。其中染料工业排放的废水已成为当前主要的水体污染源。据报道每年有大约70万吨的工业废水排放到环境中，造成了极为严重的水污染问题，这不仅有害于动植物的生存，对人类健康也是极大的损害。

苏丹红III作为一种常见的纺织染料，这几年频频出现在屏幕里。它是一种化学染色剂，主要是用于石油、机油和其他的一些工业溶剂中，目的是使其增色。但是许多不法分子把它用为一种非法的食品添加剂，用于给食物上色。这种物质的化学成分中含有一种叫萘的化合物，具有偶氮结构，由于这种化学结构的性质决定了它具有致癌性，对人体的肝肾器官具有明显的毒性作用。苏丹红III具有水不溶性，传统的水生物处理技术在处理苏丹红III时有一定的局限性。

如今，对水污染的治理研究包括化学沉淀、生物氧化、臭氧氧化以及光催化降解等。太阳能作为一种可再生能源，基于钙钛矿的光催化降解反应是一种生态友好的、可持续的、有效降解气体和废液中有机物的途径，从而受到人们的广泛关注。

因此，有必要研究一种高效快捷的催化剂和催化分解方法，使其能够通过太阳能来催化降解水污染中有毒有害物质。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种钙钛矿光催化剂；本发明的目的之二在于提供一种钙钛矿光催化剂的制备方法；本发明的目的之三在于提供一种钙钛矿光催化剂在催化降解水中不可溶的苏丹红III方面的应用。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1.一种钙钛矿光催化剂，所述催化剂为Cs₂AgBiI₆或Cs₂AgBiI₆与氧化石墨烯(GO)形成的复合物(Cs₂AgBiI₆-GO)。

2.上述钙钛矿光催化剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)制备前驱液：将碘化铯、碘化银、碘化铋溶于二甲基亚砜中，搅拌使其溶解得到前驱液；

(2)制备钙钛矿光催化剂：在搅拌状态下，将步骤(1)中制备的前驱液加入异丙醇或含有氧化石墨烯的异丙醇溶液中，搅拌时期混合均匀，搅拌离心得到沉淀物，洗涤干燥后即可得到钙钛矿光催化剂。

优选的，步骤(1)中，所述碘化铯、碘化银、碘化铋和二甲基亚砜的摩尔体积比为2:1:1:1～10，mmol:mmol:mmol:mL。

优选的，步骤(2)中，所述前驱液与异丙醇的体积比为20～40:0.5～1，μL:mL。

优选的，步骤(2)中，所述步骤(2)中，所述前驱液与含有氧化石墨烯的异丙醇溶液的体积比为20～40:0.5～1，μL:mL。