[发明专利]一种缺陷贫瘠羟基锡酸钡类钙钛矿光催化剂、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种缺陷贫瘠的羟基锡酸钡类钙钛矿光催化剂的制备方法，包括以下步骤：S1)将NaOH溶于去离子水得到溶液A；将SnClsubgt;4/subgt;·5Hsubgt;2/subgt;O溶于去离子水得到溶液B；将BaClsubgt;2/subgt;·2Hsubgt;2/subgt;O溶于去离子水得到溶液C；S2)将溶液C混入到溶液A中搅拌，将溶液B混入混合溶液中，转入水浴锅中搅拌；S3)水浴反应结束，取出烧杯，静置，所得沉淀用去离子水和乙醇洗涤分别洗涤数次，最后在烘箱中干燥，即可得到缺陷贫瘠的羟基锡酸钡白色粉末。相对于现有技术制得的钙钛矿光催化剂，本发明制得的被修复缺陷的缺陷贫瘠羟基锡酸钡光催化剂，未引入新的元素，由一步反应形成，反应条件温和，合成简单无需复杂的工艺。

技术领域

本发明涉及光催化的技术领域，具体地说涉及一种缺陷贫瘠羟基锡酸钡(BaSn(OH)₆)类钙钛矿光催化剂、制备方法及其应用。

背景技术

目前，空气污染物对人类和环境构成的各种威胁，引起了人们高度关注。甲苯是一种挥发性有机化合物(VOC)，被认为是最常见的污染物之一，对皮肤、粘膜有刺激性，影响中枢神经系统，危害人类健康。在各种绿色化学技术中，光催化已成为较有前途的技术之一，依赖光生电荷高效分离与迁移，在半导体材料的表面与氧气和氢氧根或水发生氧化还原生成活性氧(ROS)，随后ROS深度氧化挥发性有机化合物为二氧化碳和水。因此催化剂的选择和高效的电荷分离与转移是实现高光催化效率的关键。本研究通过简单的水浴法一步合成的BaSn(OH)₆是一种类钙钛矿氢氧化物，这类氢氧化物表面充满了·OH基团，如报道的In(OH)₃，CaSn(OH)₆被紫外光激发可以接受光生孔(h⁺)形成羟基自由基，这是光催化反应主要反应活性物种。因此化合物应该表现出较高的光活性，然而，氢氧基半导体光催化剂的光催化活性仍较少。

半导体材料的带隙、晶体结构、形貌、表面积、缺陷等决定其光催化性能。缺陷，显著影响电荷分离和输运过程。缺陷分为表面缺陷和体缺陷。表面缺陷可以选择性地捕获接近的载流子快速释放，加速电荷分离，并且O₂提供吸附位点，它们与光生电子反应生成超氧自由基，从而提高光催化活性。相反，体缺陷捕获光生电荷但不易释放，作为载流子的重组中心，增加电子-空穴对的复合率，这使得在催化剂表面进行的光催化反应受到限制，大大减少了激发产生ROS量，这被视为太阳能转换中的一个严重的损失机制。因此，钝化和消除有害的缺陷能够有效的延长载流子的寿命。如报道过的利用金属掺杂，钝化剂，适当的铵盐等方式钝化缺陷,利用回流煅烧等手段修复BiPO₄缺陷，从而降低了缺陷浓度促进载流子的传输。本研究通过改变元素加入顺序，成功降低了BaSn(OH)₆材料中缺陷的浓度，抑制电子-空穴对的复合，提高电荷分离效率，高浓度的光生电荷载流子转移到表面，有助于有效的光催化矿化甲苯。研究了缺陷对BaSn(OH)₆光催化活性影响。因此发明一种能够有效提高类钙钛矿材料活性和稳定性新型材料，在方法学研究上具有理论意义，使得类钙钛矿材料具有广泛的应用前景。

发明内容

本发明为了克服目前缺陷作为光生载流子的重组中心，从而导致钙钛矿材料光催化矿化甲苯性能差的问题，提出一种能够抑制载流子重组，提升电荷分离效率，促进钙钛矿材料光催化性能，合成操作简便，反应条件温和的类钙钛矿羟基锡酸钡光催化剂的制备方法。

本发明采用如下的技术方案：

一种缺陷贫瘠的BaSn(OH)₆类钙钛矿光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1)将NaOH溶于去离子水得到溶液A；将SnCl₄·5H₂O溶于去离子水得到溶液B；将BaCl₂·2H₂O溶于去离子水得到溶液C；

S2)将溶液C混入到溶液A中搅拌，制得混合溶液，将溶液B混入混合溶液中，转入水浴锅中搅拌；