[发明专利]有机无机杂化碘化铅可见光催化材料及其制备方法

说明书

本发明提供的有机无机杂化碘化铅可见光催化材料，分子式为[Fe(2.2‑bipy)₃]₂Pb₈I₂₁，采用Fe(SO₄)·7H₂O、2,2‑联吡啶、PbI₂和KI，按照摩尔比为(2～2.5):(6～6.5):(8～8.5):(2～2.5)的比例加入到0.5～1mL HI、4～5mL N.N‑二甲基甲酰胺与1～2mL H₂O的混合溶液中，再将混合物装入反应釜中密封；将密封好的反应釜放入干燥箱中，经5个小时加热到140℃，然后在140～160℃恒温反应6～8天，降到室温，抽滤、洗涤、晾干即可。本发明首次引入过渡金属配合物作为阳离子与模板剂，合成了有机无机杂化的碘化铅化合物，该化合物可以有效吸收太阳光中的可见光，具有高效、稳定的可见光催化性能，在可见光照射作用下，可以分解罗丹明B等有机污染物。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种有机无机杂化碘化铅可见光催化材料及其制备方法。

背景技术

进入21世纪以来，随着全球环境污染与能源危机的日益严重，以及对人类可持续发展的广泛关注，环境污染治理与开发新型可再生能源已越来越受到世界各国的重视。在各种环境污染中,最普遍和危害最大的是化学污染，其中有机污染物是最主要的一类，美国环保局公布的129种基本污染物中，就有9大类共114种是有机物。传统的物理吸附法、化学氧化法、微生物处理法和高温焚烧法虽然对环境污染物治理起了一定作用，但是这些技术不同程度的存在着效率低、不彻底、使用范围窄、能耗高、易产生二次污染等缺陷。上个世纪70年代，科学家首次发现光催化剂可以在太阳光照射下分解水产生氢气，并且可以光降解有机污染物，从而开启了半导体光催化技术在能源与环境科学领域的研究高潮。

利用半导体光催化剂进行光解水产氢和光降解有机污染物等已经成为近年来能源开发与环境科学最活跃的研究领域之一。特别是在有机污染物降解方面，光催化剂具有可直接利用太阳能、能耗低、可将几乎全部有机污染物彻底降解、适用范围广等独特性能而成为一种理想的环境污染治理技术。目前研究较多的光催化剂大部分属于氧化物半导体材料，带隙较大，只能吸收太阳光中的紫外线，而紫外线在太阳光谱中含量很少，严重影响了光催化剂的催化效率。

碘化铅作为一种半导体材料，在光电领域具有重要的应用价值。但是密堆积的碘化铅比表面积太小，催化效率比较低，因此合成有机无机杂化碘化铅，提高碘化铅的比表面积成为提高其光催化效率的有效手段之一。另外，目前已经报道的有机无机杂化碘化铅结构种类非常少，采用的模板剂主要是甲胺等脂肪族有机胺，其带隙较大，只能吸收太阳光中的紫外线。设计合成带隙较小、能吸收可见光的有机无机杂化碘化铅是提高其可见光催化活性的关键。此外，碘化铅在太阳光照射下，能够被光分解，即光化学稳定性比较差，从而影响了有机无机杂化碘化铅在光催化领域的应用。因此，从结构调控与能带调控的角度，对碘化铅进行化学修饰，提高其自身的比表面积、光催化活性与光化学稳定性是开发有机无机杂化碘化铅光催化材料的关键技术。

发明内容

针对碘化铅光催化效率低、光化学稳定性差的关键问题，本发明提供一种有机无机杂化碘化铅可见光催化材料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提供的有机无机杂化碘化铅可见光催化材料，分子式为[Fe(2.2-bipy)₃]₂Pb₈I₂₁，属于单斜晶系，空间群为P2₁/c，晶胞参数为c＝19.6748(10)，β＝117.5470(10)°，Z＝2，晶胞体积为