CN111644200A - 一种改性的有机-金属卤化物钙钛矿光催化剂、制备方法及其应用 - Google Patents

一种改性的有机-金属卤化物钙钛矿光催化剂、制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种改性的有机‑金属卤化物钙钛矿光催化剂、制备方法及其应用,属于光催化技术领域。所述光催化剂化学式为ABX3,其中A为MA、FA和BA中的一种以上,B为金属元素,X为卤素;所述光催化剂表面呈现出p型或n型半导体性质,且所述光催化剂表面存在卤素离子空位,并裸露出金属离子;所述金属元素为Pb、Sn、In、Ag和Bi中的一种以上。所述方法通过将钙钛矿前驱体溶液在一定温度和湿度条件进行热处理后得到。通过控制反应条件制备得到的材料具有特殊的表面结构和性质,所述光催化剂可用于常温常压下光催化合成乳酸或乳酸衍生物。

Description

一种改性的有机-金属卤化物钙钛矿光催化剂、制备方法及其 应用
技术领域
本发明涉及一种改性的有机-金属卤化物钙钛矿光催化剂、制备方法及其应用,属于光催化技术领域。
背景技术
乳酸是生物质转化过程的一种重要产物,由于其在医药、食品、化工、材料制造以及生活用品等领域都具有较广泛的应用,社会需求量日益增加。据估计,全球范围内的乳酸需求量约为50万t/a,而实际产量仅有26万t/a左右,供需关系严重失衡(Nature Catalysis2018,1(10),772-780.Nature Reviews Chemistry 2018,2(11),382-389.AppliedCatalysis B:Environmental 2018,237,366-372.)。如此巨大的鸿沟促进了对乳酸制备的研究热潮,其中以生物质为原料进行乳酸制备受到了越来越多的关注。Pb、Sn、In、Al基等非均相催化剂可有效催化葡萄糖/果糖转化为乳酸或乳酸烷基酯(Nature Communications2013,4(1),2141.Science 2010,328(5978),602-605.PNAS 2010,107,61646168.)。上述方法中催化剂制备方法复杂且催化剂应用时需在高温高压下进行反应。
卤化物钙钛矿(HPs,化学式为ABX3)作为一种光吸收材料,其带隙可调,光吸收系数高,较长的载流子扩散距离,量子效率高以及对化学缺陷有较高的容忍性,这些优异的特征引起了人们极大的兴趣(Chem.Soc.Rev.,2018,47,4581;J.Mater.Chem.A,2018,6,21729)。目前金属卤化物钙钛矿材料主要应用于太阳能电池、LED、光探测器、激光器和光电催化等领域。近年来,卤化物钙钛矿材料在光电催化中的应用包括燃料降解,CO2还原、甲醇氧化以及光解水制氢等领域,然而在有机合成领域的应用却鲜有报道,且目前尚无关于卤化物钙钛矿材料作为光催化剂用于制备乳酸及其衍生物的相关报道。
发明内容
发明人研究发现现有方法制备得到的卤化物钙钛矿材料无法作为光催化剂用于乳酸及其衍生物的制备,有鉴于此,本发明的目的在于提供一种改性的有机-金属卤化物钙钛矿光催化剂、制备方法及其应用,所述光催化剂通过控制反应条件制备得到的材料具有特殊的表面结构和性质,所述光催化剂可用于常温差压下光催化合成乳酸或乳酸衍生物。
为实现上述目的,本发明的技术方案如下:
一种改性的有机-金属卤化物钙钛矿光催化剂,所述光催化剂化学式为ABX3,其中A为甲胺(MA)、甲脒(FA)和丁胺(BA)中的一种以上,B为金属元素,X为卤素;所述光催化剂表面呈现出p型或n型半导体性质,且所述光催化剂表面存在卤素离子空位,并裸露出金属离子;所述金属元素为Pb、Sn、In、Ag和Bi中的一种以上。
一种改性的有机-金属卤化物钙钛矿光催化剂的制备方法,所述方法步骤包括:
(1)配制钙钛矿前驱体溶液:将前驱体A和前驱体B溶解在沸点为100~210℃的极性有机溶剂中,得到钙钛矿前驱体溶液;其中,前驱体A中阳离子为有机胺盐,阴离子为卤素离子;前驱体B为PbI2、PbBr2、PbCl2、SnI2、SnBr2、SnCl2、SnF2、Sn、InCl3、InBr3、InI3、AgCl、AgI、AgBr、BiCl3、BiBr3和BiI3的一种以上;步骤(1)中前驱体A和前驱体B的摩尔比为0.8~1.3:1;
优选的,步骤(1)中所述前驱体A为MACl、MABr、MAI、FACl、FABr、FAI、BACl、BABr和BAI的一种以上。
优选的,步骤(1)中所述极性有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲亚砜(DMSO)和γ-丁内酯(GBL)中的一种以上。
优选的,步骤(1)中前驱体A和前驱体B的摩尔比为0.9~1.1:1。
优选的,步骤(1)钙钛矿前驱体溶液中前驱体A和前驱体B浓度分别独立为0.1~1mol/L。
优选的,步骤(1)配制钙钛矿前驱体溶液时还加入配体油酸、油胺、辛胺、辛二胺、二羟基丙酮、硫代乙酰胺和盐酸水合肼中的一种以上;0<配体与前驱体B的摩尔比≤0.15。配体通过氧原子或硫原子与钙钛矿中的B位离子相互作用,从而附着在材料表面,对材料的结构稳定起重要作用;此外,通过调节配体的量可以调控材料的尺寸大小。
(2)热处理:控制环境相对湿度为0~60%,85~150℃下,将所述钙钛矿前驱体溶液搅拌至有机溶剂蒸发完全,得到凝胶物;将得到的凝胶物研磨得到固体粉末,得到一种有机-金属卤化物钙钛矿光催化剂;所述热处理在8~30min内完成。此过程中A位离子与环境中的湿气相互作用,导致AX在表面富集或扩散到环境中,从而影响材料表面的半导体性质。
优选的,步骤(2)中控制相对湿度为35±5%,温度为95±2℃。
优选的,步骤(2)中热处理时间为15±0.5min。
一种改性的有机-金属卤化物钙钛矿光催化剂的应用,常温常压下,将二羟基丙酮加入水或醇中,得到二羟基丙酮溶液;向所述二羟基丙酮溶液中加入所述改性的有机-金属卤化物钙钛矿光催化剂和助催化剂,氙灯照射下,500~800rpm搅拌速率下反应1~4h,离心,收集上清液和沉淀,当所述二羟基丙酮溶液为二羟基丙酮的水溶液时,所述上清液为乳酸;当所述二羟基丙酮溶液为二羟基丙酮的醇溶液时,所述上清液为乳酸衍生物的醇溶液,分离后得到乳酸衍生物;干燥后的沉淀为所述光催化剂和助催化剂;所述助催化剂为有机胺盐;所述醇为甲醇、乙醇、异丙醇或丁醇。所述乳酸衍生物为乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸异丙酯或乳酸丁酯;每mL水或醇中,所述光催化剂、助催化剂和二羟基丙酮的用量比为5~15mg:1~3mg:2~10mg。
有益效果
(1)采用本发明所述制备方法而获得的光催化剂,其关键在于步骤2,即在一定湿度氛围下热处理所制备的钙钛矿材料,其表面性质随湿度的不同而呈现出p型或n型半导体性质,同时所述光催化剂表面存在卤素离子空位,并裸露出金属离子。
(2)采用本发明所述制备方法而获得的光催化剂,可在常温常压下光催化合成乳酸或其衍生物,与其他非均相催化剂的高温高压条件相比,大大节省了生产成本。
附图说明
图1为实施例1中所述终产物的X射线衍射(XRD)图;
图2为实施例1中所述终产物的扫描电子显微镜(SEM)图;
图3为实施例1-实施例5中所述终产物的价带谱图;
图4为实施例1中所述终产物的结构示意图;
图5为实施例1中所述终产物表面钝化前后的XRD图;
图6为实施例1中所述上清液的气相色谱(GC-MS)图;
图7为实施例6中所述终产物的XRD图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
以下实施例中:
(1)XRD测试:日本理学株式会社公司,配备有Cu Kα射线源(λ=0.15418nm)。
(2)SEM测试:采用日立公司生产的型号为SU8020的扫描电子显微镜。
(3)价带谱分析:AXIS Ultra DLD光谱仪(Kratos Analytical),Al Kα(1486.6eV)为激发源。
(4)气相色谱分析:气相色谱仪的型号为GC-2014C ATF,检测条件为:进样口温度为150℃-250℃、柱箱温度为50℃-120℃、检测器温度为250℃;检测过程为程序升温:50℃升温至120℃,升温速率为20℃/min,升温至120℃时,保持5min。色谱柱型号为DB-5(安捷伦,30m×0.25mm×0.25μm)。
(5)热处理采用退火方式进行处理。
实施例1
MAPbI3光催化剂的制备:
(1)配制前驱体溶液:将MAI和PbI2溶解于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中,搅拌30min,得到前驱体溶液;其中,MAI/PbI2的摩尔比为1:1;MAI和PbI2的摩尔浓度分别为1mol/L;
(2)将上述前驱体溶液移至手套箱中进行热处理:调节环境湿度为35%,热台温度设置为95℃;将上述前驱体溶液全部倒入热台上的表面皿中,至有机溶剂蒸发完全,得到凝胶物;将得到的凝胶物研磨得到终产物(黑色粉末),退火时间共计15min。
所述终产物的XRD测试结果如图1所示,结果表明所述终产物为MAPbI3
所述终产物的SEM测试结果如图2所示,结果表明所述终产物呈现松散堆积的石头状。
所述终产物的价带谱测试结果如图3所示,结果表明当湿度为35%时,材料表面呈现出p型半导体的性质。
所述终产物的结构式示意图如图4所示,所述终产物表面存在I离子空位,导致[PbI6]八面体无机框架不完整,从而并裸露出Pb离子。
所述终产物表面钝化前后的XRD测试结果如图5所示,根据Lewis酸碱加合理论,由特定探针分子甲巯咪唑对所述终产物进行表面钝化,结果表明在9.85°出现一个新峰,归属于PbI2·MMI/MAI·PbI2·MMI加合物,证明材料表面存在裸露的二价Pb离子。
MAPbI3光催化合成乳酸丁酯:
向4mL丁醇中加入二羟基丙酮,配制成10mg/mL的二羟基丙酮的丁醇溶液;称量60mg的MAPbI3光催化剂,加入到上述溶液中;再加入4mg助催化剂MAI,在500W氙灯照射下,500rpm下搅拌反应1h;离心,收集上清液;离心后的沉淀物放入干燥箱中,干燥后的沉淀为所述光催化剂和助催化剂,可重复使用。
用于气相色谱对收集的上清液进行检测,结果如图6所示:所述上清液的主要成分为乳酸丁酯和丁醇,保留时间为13.7min的峰为乳酸丁酯。所述上清液经过进一步蒸馏、萃取后得到纯品乳酸丁酯。
所述MAPbI3光催化剂的反应性能如表1所示。
实施例2
本实施例中,光催化剂的制备中相对湿度为15%,其余同实施例1。
所述终产物的XRD测试结果表明所述终产物为MAPbI3
所述终产物的SEM测试结果表明所述终产物呈现松散堆积的石头状。
所述终产物表面存在I离子空位,导致[PbI6]八面体无机框架不完整,从而并裸露出Pb离子。
所述终产物的价带谱测试结果如图3所示,结果表明当湿度为15%时,材料表面呈现出n型半导体的性质。
本实施例中制备得到的光催化合成乳酸丁酯的方法同实施例1,气相色谱分析可知所述上清液的主要成分为乳酸丁酯和丁醇。所述上清液经过进一步蒸馏、萃取后得到纯品乳酸丁酯。
所述MAPbI3光催化剂的反应性能如表1所示。
实施例3
本实施例中,光催化剂的制备中相对湿度为25%,其余同实施例1。
所述终产物的XRD测试结果表明所述终产物为MAPbI3
所述终产物的SEM测试结果表明所述终产物呈现松散堆积的石头状。
所述终产物表面存在I离子空位,导致[PbI6]八面体无机框架不完整,从而并裸露出Pb离子。
所述终产物的价带谱测试结果如图3所示,结果表明当湿度为25%时,材料表面呈现出p型半导体的性质。
本实施例中制备得到的光催化合成乳酸丁酯的方法同实施例1,气相色谱分析可知所述上清液的主要成分为乳酸丁酯和丁醇。所述上清液经过进一步蒸馏、萃取后得到纯品乳酸丁酯。
所述MAPbI3光催化剂的反应性能如表1所示。
实施例4
本实施例中,光催化剂的制备中相对湿度为45%,其余同实施例1。
所述终产物的XRD测试结果表明所述终产物为MAPbI3
所述终产物的SEM测试结果表明所述终产物呈现松散堆积的石头状。
所述终产物表面存在I离子空位,导致[PbI6]八面体无机框架不完整,从而并裸露出Pb离子。
所述终产物的价带谱测试结果如图3所示,结果表明当湿度为45%时,材料表面呈现出n型半导体的性质。
本实施例中制备得到的光催化合成乳酸丁酯的方法同实施例1,气相色谱分析可知所述上清液的主要成分为乳酸丁酯和丁醇。所述上清液经过进一步蒸馏、萃取后得到纯品乳酸丁酯。
所述MAPbI3光催化剂的反应性能如表1所示。
实施例5
本实施例中,光催化剂的制备中相对湿度为55%,其余同实施例1。
所述终产物的XRD测试结果表明所述终产物为MAPbI3
所述终产物的SEM测试结果表明所述终产物呈现松散堆积的石头状。
所述终产物表面存在I离子空位,导致[PbI6]八面体无机框架不完整,从而并裸露出Pb离子。
所述终产物的价带谱测试结果如图3所示,结果表明当湿度为55%时,材料表面呈现出n型半导体的性质。
本实施例中制备得到的光催化合成乳酸丁酯的方法同实施例1,气相色谱分析可知所述上清液的主要成分为乳酸丁酯和丁醇。所述上清液经过进一步蒸馏、萃取后得到纯品乳酸丁酯。
实施例6
MAPb0.75Sn0.25I3光催化剂的制备:
(1)配制前驱体溶液:以体积比为4:1的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和二甲亚砜(DMSO)为溶剂;在上述溶剂中加入辛二胺,依次将SnF2、MAI和PbI2加入到上述溶液中,搅拌30min,得到前驱体溶液;其中,PbI2的摩尔浓度为1mol/L,MAI和PbI2的摩尔比为0.8:1,SnF2和PbI2的摩尔比为1:3;辛二胺与PbI2的摩尔比为0.15:1;
(2)将上述前驱体溶液移至手套箱中进行热处理:调节环境湿度为0%,N2氛围,热台温度设置为85℃;将上述前驱体溶液全部倒入热台上的表面皿中,至有机溶剂蒸发完全,得到凝胶物;将得到的凝胶物研磨得到终产物(黑色粉末),退火时间共计10min。
所述终产物的XRD测试结果如图7所示,结果表明所述终产物为MAPb0.75Sn0.25I3光催化剂。
MAPb0.75Sn0.25I3光催化合成乳酸:
向4mL水中加入二羟基丙酮,配制成8mg/mL的二羟基丙酮的水溶液;称量50mg的MAPb0.75Sn0.25I3光催化剂,加入到上述溶液中;再加入6mg助催化剂MAI,在500W氙灯照射下,600rpm下搅拌反应2h;离心,收集上清液,气相色谱分析可知所述上清液的主要成分为乳酸;上清液经过进一步蒸馏、萃取得到纯品乳酸;离心后的沉淀物放入干燥箱中,干燥后的沉淀为所述光催化剂和助催化剂,可重复使用。
所述MAPb0.75Sn0.25I3光催化剂的反应性能如表1所示。
实施例7
(MAFA)InCl6光催化剂的制备
(1)配制前驱体溶液:将MACl、FACl和InCl3溶解于γ-丁内酯溶液中,加入配体盐酸水合肼,搅拌30min,得到前驱体溶液;其中,MACl、FACl和InCl3的摩尔浓度分别为0.5mol/L、0.8mol/L和1mol/L;盐酸水合肼与InCl3的摩尔比为0.12:1;
(2)将上述前驱体溶液移至手套箱中进行热处理:调节环境湿度为45%,热台温度设置为120℃;将上述前驱体溶液全部倒入热台上的表面皿中,至有机溶剂蒸发完全,得到凝胶物;将得到的凝胶物研磨得到终产物(粉末),退火时间共计30min。
所述终产物的XRD测试结果表明,所述终产物为MAPb0.75Sn0.25I3光催化剂。
(MAFA)InCl6光催化合成乳酸甲酯:
向4mL甲醇中加入二羟基丙酮,配制成5mg/mL的二羟基丙酮的甲醇溶液;称量40mg的(MAFA)InCl6光催化剂,加入到上述溶液中;再加入10mg助催化剂MACl,在500W氙灯照射下,700rpm下搅拌反应3h;离心,收集上清液,气相色谱分析可知所述上清液的成分为乳酸甲酯和甲醇;上清液经过进一步蒸馏、萃取得到纯品乳酸甲酯;离心后的沉淀物放入干燥箱中,干燥后的沉淀为所述光催化剂和助催化剂,可重复使用。
实施例8
BA2AgBiBr6钙钛矿光催化剂的制备
(1)配制前驱体溶液:将BABr和AgBr、BiBr3溶解于DMF溶液中,加入油酸油胺,搅拌30min,得到前驱体溶液;其中,BABr和AgBr、BiBr3的摩尔浓度分别为0.2mol/L、0.1mol/L和0.1mol/L;油酸油胺与(AgBr+BiBr3)的摩尔比为0.05:1;
(2)将上述前驱体溶液移至手套箱中进行热处理:调节环境湿度为60%,热台温度设置为150℃;将上述前驱体溶液全部倒入热台上的表面皿中,至有机溶剂蒸发完全,得到凝胶物;将得到的凝胶物研磨得到终产物(橙色粉末),退火时间共计8min。
所述终产物的XRD测试结果表明,所述终产物为MAPb0.75Sn0.25I3光催化剂。
BA2AgBiBr6光催化合成乳酸甲酯:
向4mL乙醇中加入二羟基丙酮,配制成2mg/mL的二羟基丙酮的乙醇溶液;称量20mg的BA2AgBiBr6光催化剂,加入到上述溶液中;再加入12mg助催化剂BABr,在500W氙灯照射下,800rpm下搅拌反应4h;离心,收集上清液,气相色谱分析可知所述上清液的主要成分为乳酸乙酯和乙醇;上清液经过进一步蒸馏、萃取得到纯品乳酸乙酯;离心后的沉淀物放入干燥箱中,干燥后的沉淀为所述光催化剂和助催化剂,可重复使用。
实施例9
FA2InClBr5钙钛矿光催化剂的制备
(1)配制前驱体溶液:将FACl、InCl3和InBr3溶解于γ-丁内酯溶液中,搅拌30min,得到前驱体溶液;其中,FACl、InCl3和InBr3的摩尔浓度分别为0.5mol/L、0.1mol/L和0.4mol/L;
(2)将上述前驱体溶液移至手套箱中进行热处理:调节环境湿度为15%,热台温度设置为100℃;将上述前驱体溶液全部倒入热台上的表面皿中,至有机溶剂蒸发完全,得到凝胶物;将得到的凝胶物研磨得到终产物(粉末),退火时间共计20min。
所述终产物的XRD测试结果表明,所述终产物为MAPb0.75Sn0.25I3光催化剂。
FA2InClBr5光催化合成乳酸甲酯:
向4mL异丙醇中加入二羟基丙酮,配制成5mg/mL的二羟基丙酮的异丙醇溶液;称量40mg的FA2InClBr5光催化剂,加入到上述溶液中;再加入10mg助催化剂FACl,在500W氙灯照射下,700rpm下搅拌反应3h;离心,收集上清液,气相色谱分析可知所述上清液的主要成分为乳酸异丙酯和异丙醇;所述上清液经过进一步蒸馏、萃取得到纯品乳酸异丙酯;离心后的沉淀物放入干燥箱中,干燥后的沉淀为所述光催化剂和助催化剂,可重复使用。
对比例1
用反溶剂法制备MAPbI3光催化剂:
将MAI和PbI2溶解于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中,搅拌30min,得到前驱体溶液;其中,MAI与PbI2的摩尔比为1:1;MAI和PbI2的摩尔浓度分别为1mol/L;将上述前驱体溶液在剧烈搅拌条件下逐滴加入到反溶剂甲苯中,其中甲苯的体积为前驱体溶液体积的10倍;离心,洗涤,常温下干燥后得到棕黑色的粉末,XRD测试结果表明为MAPbI3光催化剂。
MAPbI3光催化合成乳酸丁酯反应条件与实施例1相同,其反应性能如表1所示,由表1结果可知用常规反溶剂法制备的MAPbI3并不能产生目标产物乳酸丁酯。
表1
Figure BDA0002476484670000121
综上所述,发明包括但不限于以上实施例,凡是在本发明的精神和原则之下进行的任何等同替换或局部改进,都将视为在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种改性的有机-金属卤化物钙钛矿光催化剂,其特征在于:所述光催化剂化学式为ABX3,其中A为MA、FA和BA中的一种以上,B为金属元素,X为卤素;所述光催化剂表面呈现出p型或n型半导体性质,且所述光催化剂表面存在卤素离子空位,并裸露出金属离子;所述金属元素为Pb、Sn、In、Ag和Bi中的一种以上。
2.一种如权利要求1所述的改性的有机-金属卤化物钙钛矿光催化剂的制备方法,其特征在于:所述方法步骤包括:
(1)配制钙钛矿前驱体溶液:将前驱体A和前驱体B溶解在沸点为100~210℃的极性有机溶剂中,得到钙钛矿前驱体溶液;其中,前驱体A中阳离子为有机胺盐,阴离子为卤素离子;前驱体B为PbI2、PbBr2、PbCl2、SnI2、SnBr2、SnCl2、SnF2、Sn、InCl3、InBr3、InI3、AgCl、AgI、AgBr、BiCl3、BiBr3和BiI3的一种以上;前驱体A和前驱体B的摩尔比为0.8~1.3:1;
(2)热处理:控制环境相对湿度为0~60%,85~150℃下,将所述钙钛矿前驱体溶液搅拌至有机溶剂蒸发完全,得到凝胶物;将得到的凝胶物研磨得到固体粉末,得到一种有机-金属卤化物钙钛矿光催化剂;所述热处理在8~30min内完成。
3.如权利要求2所述的一种改性的有机-金属卤化物钙钛矿光催化剂的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述前驱体A为MACl、MABr、MAI、FACl、FABr、FAI、BACl、BABr和BAI的一种以上。
4.如权利要求2所述的一种改性的有机-金属卤化物钙钛矿光催化剂的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述极性有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜和γ-丁内酯中的一种以上。
5.如权利要求2所述的一种改性的有机-金属卤化物钙钛矿光催化剂的制备方法,其特征在于:步骤(1)中前驱体A和前驱体B的摩尔比为0.9~1.1:1。
6.如权利要求2所述的一种改性的有机-金属卤化物钙钛矿光催化剂的制备方法,其特征在于:步骤(1)钙钛矿前驱体溶液中前驱体A和前驱体B浓度分别独立为0.1~1mol/L。
7.如权利要求2所述的一种改性的有机-金属卤化物钙钛矿光催化剂的制备方法,其特征在于:步骤(1)配制钙钛矿前驱体溶液时还加入配体油酸、油胺、辛胺、辛二胺、二羟基丙酮、硫代乙酰胺和盐酸水合肼中的一种以上,0<配体与前驱体B的摩尔比≤0.15。
8.如权利要求2所述的一种改性的有机-金属卤化物钙钛矿光催化剂的制备方法,其特征在于:步骤(2)中控制相对湿度为35±5%,温度为95±2℃。
9.如权利要求2所述的一种改性的有机-金属卤化物钙钛矿光催化剂的制备方法,其特征在于:步骤(2)中热处理时间为15±0.5min。
10.一种如权利要求1所述的改性的有机-金属卤化物钙钛矿光催化剂的应用,其特征在于:常温常压下,将二羟基丙酮加入水或醇中,得到二羟基丙酮溶液;向所述二羟基丙酮溶液中加入所述改性的有机-金属卤化物钙钛矿光催化剂和助催化剂,氙灯照射下,500~800rpm搅拌速率下反应1~4h,离心,收集上清液和沉淀,当所述二羟基丙酮溶液为二羟基丙酮的水溶液时,所述上清液为乳酸;当所述二羟基丙酮溶液为二羟基丙酮的醇溶液时,所述上清液为乳酸衍生物的醇溶液,分离后得到乳酸衍生物;所述沉淀干燥为所述光催化剂和助催化剂;所述助催化剂为有机胺盐;所述醇为甲醇、乙醇、异丙醇或丁醇;所述乳酸衍生物为乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸异丙酯或乳酸丁酯;其中,每mL水或醇中,所述光催化剂、助催化剂和二羟基丙酮的用量比为5~15mg:1~3mg:2~10mg。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113122041A (zh) * 2021-05-11 2021-07-16 陕西科技大学 一种含双组分卤化物钙钛矿的高效抗菌皮革涂饰剂及其制备方法
CN113877575A (zh) * 2021-11-16 2022-01-04 深圳技术大学 一种新型钙钛矿复合光催化剂及其应用
CN114716324A (zh) * 2022-04-26 2022-07-08 福州大学 有机无机杂化金属卤化物钙钛矿化合物、制备方法及应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6253737A (ja) * 1985-09-02 1987-03-09 Toyota Motor Corp 排気ガス浄化用触媒およびその製造方法
CN101954289A (zh) * 2010-08-13 2011-01-26 华南理工大学 卤素掺杂的钙钛矿型复合氧化物催化剂及其制法和应用
CN104019922A (zh) * 2014-04-29 2014-09-03 北京理工大学 一种将有机-无机杂化钙钛矿材料用于温度探测
CN105239054A (zh) * 2015-11-03 2016-01-13 天津理工大学 一种微米粒径有机无机杂化钙钛矿薄膜的制备装置及方法
CN107603614A (zh) * 2017-09-12 2018-01-19 华中科技大学 一种金属卤化物钙钛矿量子点的制备方法
CN109092336A (zh) * 2018-07-18 2018-12-28 河南工业大学 一种全无机钙钛矿复合TiO2纳米线及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6253737A (ja) * 1985-09-02 1987-03-09 Toyota Motor Corp 排気ガス浄化用触媒およびその製造方法
CN101954289A (zh) * 2010-08-13 2011-01-26 华南理工大学 卤素掺杂的钙钛矿型复合氧化物催化剂及其制法和应用
CN104019922A (zh) * 2014-04-29 2014-09-03 北京理工大学 一种将有机-无机杂化钙钛矿材料用于温度探测
CN105239054A (zh) * 2015-11-03 2016-01-13 天津理工大学 一种微米粒径有机无机杂化钙钛矿薄膜的制备装置及方法
CN107603614A (zh) * 2017-09-12 2018-01-19 华中科技大学 一种金属卤化物钙钛矿量子点的制备方法
CN109092336A (zh) * 2018-07-18 2018-12-28 河南工业大学 一种全无机钙钛矿复合TiO2纳米线及其制备方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113122041A (zh) * 2021-05-11 2021-07-16 陕西科技大学 一种含双组分卤化物钙钛矿的高效抗菌皮革涂饰剂及其制备方法
CN113122041B (zh) * 2021-05-11 2022-04-01 陕西科技大学 一种含双组分卤化物钙钛矿的高效抗菌皮革涂饰剂及其制备方法
CN113877575A (zh) * 2021-11-16 2022-01-04 深圳技术大学 一种新型钙钛矿复合光催化剂及其应用
CN114716324A (zh) * 2022-04-26 2022-07-08 福州大学 有机无机杂化金属卤化物钙钛矿化合物、制备方法及应用

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