[发明专利]一种回收利用水溶液中的铅离子合成铅卤钙钛矿的方法

说明书

本发明公开了一种回收利用水溶液中的铅离子合成铅卤钙钛矿的方法。方法选取乙二胺四乙酸二钠改性过的MOF‑808作为模板，回收水溶液中的铅离子作为铅源，在MOF‑808的孔道中原位生长铅卤钙钛矿。本发明选取乙二胺四乙酸二钠改性过的MOF‑808作为模板，回收水溶液中的铅离子作为铅源，在MOF‑808的孔道中原位生长铅卤钙钛矿，实现了由水相环境中的有毒铅到铅卤钙钛矿的可控制备。该方法成本低，重现性好，具有一定的经济效应和符合环保要求。

技术领域

本发明涉及铅回收技术领域，尤其涉及一种回收利用水溶液中的铅离子合成铅卤钙钛矿的方法。

背景技术

有毒铅对环境、健康和安全构成潜在威胁，极大地阻碍了铅卤钙钛矿的商业化。根据铅卤钙钛矿基光电器件的效率为20％和铅卤钙钛矿厚度为500nm计算可知，1千兆瓦的电大约需要3.5吨铅。为了到2050年实现铅卤钙钛矿基光电器件发电量占据8500千兆瓦电力市场的20％的目标，每年需要使用近6000吨铅。铅的使用对铅卤钙钛矿基光电器件来说是巨大且不可或缺的，铅离子的直接利用对经济和环境都有重大影响。

然而目前对于实现铅的回收利用的方法中，通过化学沉淀法形成的化合物需要经过多步的化学反应才能得到合成铅卤钙钛矿的铅盐(Matlock,B.S.Howerton,D.A.Atwood,Ind Eng Chem.Res.2002,41,1519-1582.)；通过离子交换方法可以避免铅盐副产物的生成，但是受平衡常数影响，有毒铅的回收利用效率比较低(I.Ali,V.K.Gupta,Nat.Nanotechnol.2016,11,365-371.)；通过薄膜过滤方法回收利用效果比较好，但是过滤装置投入成本又过高(S.Bolisetty,R.Mezzenga,Nat.Protoc.2006,1,2661-2667.)，固现有技术中，水溶液中铅离子回收利用步骤繁琐、回收率低和成本过高等技术问题。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提供一种回收利用水溶液中的铅离子合成铅卤钙钛矿的方法。

本发明的一种回收利用水溶液中的铅离子合成铅卤钙钛矿的方法，选取乙二胺四乙酸二钠改性过的MOF-808作为模板，回收水溶液中的铅离子作为铅源，在MOF-808的孔道中原位生长铅卤钙钛矿。

进一步的，乙二胺四乙酸二钠改性过的MOF-808的具体操作如下：

1)将均苯三甲酸、八水合氯氧化锆、甲酸和N,N二甲基甲酰胺进行溶液热反应得到MOF-808；

2)将上述MOF-808分别在N,N二甲基甲酰胺和无水丙酮中浸泡一段时间后再在一定温度下煅烧一段时间得到活化的MOF-808；

3)将活化后的MOF-808加入到乙二胺四乙酸二钠的水溶液中，在一定温度下反应一段时间，然后再浸泡在无水丙酮一段时间，得到乙二胺四乙酸二钠改性后的MOF-808，即MOF-808-EDTA。

进一步的，合成MOF-808粒径为500-5000nm。

进一步的，MOF-808与乙二胺四乙酸二钠的质量比为1:20-200，改性时间为10-48h。

进一步的，在MOF-808的孔道中原位生长铅卤钙钛矿的具体操作如下：

(1)将改性的MOF-808-EDTA加入到含铅离子的水溶液中，室温吸附，离心烘干后，得到吸附铅离子的MOF-808-EDTA@Pb²⁺；

(2)将MOF-808-EDTA@Pb²⁺、油酸、油胺加入到甲苯溶液中，搅拌后缓慢滴入溴化铯甲酸溶液，反应得到MOF-808-EDTA@CsPbBr₃。

进一步的，MOF-808-EDTA与含铅离子的水溶液的质量体积比为0.01-1g/mL，水溶液中的铅离子浓度为10-1000mg/mL。