一种CSB/rGO复合光催化剂及其制备方法与应用

本发明属于能源环境催化，具体涉及一种csb/rgo复合光催化剂及其制备方法与应用。

背景技术：

1、公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

2、生物质材料是自然界中一种储量丰富的可再生碳资源，生物质资源的高效利用必将减少对石油和化石的消耗和依赖。生物质衍生的5-羟甲基糠醛(hmf)被认为是连接生物质原料与替代燃料、化学品和材料的桥梁，它可以被选择性氧化为各种呋喃产品。hmf的传统氧化方法通常需要贵金属催化剂、有毒和腐蚀性的化学氧化剂以及苛刻的反应条件，并且伴随着危险的操作条件和高能量消耗。太阳能驱动的光催化反应利用绿色的氧气为实现hmf的选择性氧化提供了一种潜在的策略。然而光催化选择性氧化hmf的效率受制于缺乏高效而稳定的光催化剂。

3、近年来，卤化物钙钛矿材料由于其优异的光电性质，如较大的光系数，可调节的带隙和较高的载流子迁移率，而备受人们的青睐。经典的铅基钙钛矿由于其高毒性和生物累积性限制了它们在光催化中的发展。研究人员已逐渐将注意力转向无铅的金属卤化物钙钛矿。其中，由于铅与锡同为碳族元素并且他们之间最外部s轨道中的ns2电子构型的相似性，锡基钙钛矿被认为是铅基钙钛矿的理想替代品。锡基钙钛矿(sn(+4))作为一种低毒和稳定的光催化材料，在光催化还原性反应如二氧化碳还原、光催化制氢等方面显示出巨大的潜力。但是由于钙钛矿表面存在的大量缺陷使其光生电子空穴对的分离效率较差，锡基钙钛矿的光催化氧化能力较差，使其在光催化hmf氧化中的应用受到限制。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种csb/rgo复合光催化剂及其制备方法与应用。本发明通过将cs2snbr6(csb)与rgo进行复合获得csb/rgo复合光催化剂，csb与rgo之间建立了快速电荷转移通道，改善了锡基钙钛矿光生电子空穴对的分离效率较差的问题，csb/rgo复合光催化剂载流子分离效率的提高使其具有优异的光催化hmf氧化性。

2、为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

3、第一方面，本发明提供了一种csb/rgo复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

4、s1、将锡盐溶解于氢溴酸溶液中，搅拌后加入铯盐获得混合溶液，混合溶液水热反应后将产物进行洗涤、离心、干燥，得到csb；

5、s2、将csb和氧化石墨烯分散在饱和hbr和h3po2混合溶液，进行光还原，得到csb/rgo复合光催化剂。

6、第二方面，本发明提供了一种csb/rgo复合光催化剂，通过第一方面所述的制备方法获得。

7、第三方面，本发明提供了第二方面所述的csb/rgo复合光催化剂在光催化5-羟甲基糠醛氧化中的应用。

8、上述本发明的一种或多种技术方案取得的有益效果如下：

9、本发明采用原位光还原的方法，通过在全无机锡基卤化物钙钛矿csb上原位沉积rgo，获得了csb/rgo复合光催化剂。csb与rgo之间建立了快速电荷转移通道，提高了载流子分离效率。制备方法具有操作简单，成本低，产率高等优点。

10、csb/rgo复合催化剂在光催化选择性氧化hmf的过程中的主要活性氧物种是超氧自由基(·o2-)和单线态氧(1o2)。在太阳能驱动的光催化氧化hmf的过程中获得了大于99.5％的转化率和88％的产物选择性。

技术特征：

1.一种csb/rgo复合光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锡盐包括乙酸锡和溴化锡中的一种或多种，所述铯盐包括乙酸铯和溴化铯中的一种或多种，所述锡盐和所述铯盐的摩尔比为1:2。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1中，水热反应温度为150-170℃，水热时间为2-4h。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1中，使用异丙醇洗涤，干燥时温度为50-70℃，干燥时间为5-7h。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，csb与氧化石墨烯的质量比为125：1-3.25。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯通过hummers法氧化片状石墨获得。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，通过超声和搅拌进行分散，所述超声的时间为30-60min，所述搅拌的时间为30-60min。

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述光还原使用配有am1.5滤波片的氙灯进行，所述氙灯的功率为300-350w。

9.一种csb/rgo复合光催化剂，其特征在于，通过权利要求1-8任一项所述的制备方法获得。

10.权利要求9所述的csb/rgo复合光催化剂在光催化5-羟甲基糠醛氧化中的应用。

技术总结
本发明属于能源环境催化技术领域，具体涉及一种CSB/rGO复合光催化剂及其制备方法与应用。CSB/rGO复合光催化剂制备方法包括以下步骤：S1、将锡盐溶解于氢溴酸溶液中，搅拌后加入铯盐获得混合溶液，混合溶液水热反应后将产物进行洗涤、离心、干燥，得到CSB；S2、将CSB和氧化石墨烯分散在饱和HBr和H<subgt;3</subgt;PO<subgt;2</subgt;混合溶液，进行光还原，得到CSB/rGO复合光催化剂。本发明通过将Cs<subgt;2</subgt;SnBr<subgt;6</subgt;(CSB)与rGO进行复合获得CSB/rGO复合光催化剂，CSB与rGO之间建立了快速电荷转移通道，解决了锡基钙钛矿光生电子空穴对的分离效率较差的缺陷，CSB/rGO复合光催化剂载流子分离效率的提高使其具有优异的光催化HMF氧化性。

技术研发人员：王朋,殷立文,黄柏标,王泽岩,刘媛媛,郑昭科,程合锋,张倩倩,张晓阳
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14