复合结构光催化剂的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种Cu20/CH3NH3PbI3/Ti02复合结构光催化剂，属于纳米催化材料领域。
【背景技术】
[0002]随着人类社会的发展和科学技术的进步，人们的生活质量变得越来越高。与此同时，也在大范围的破坏着周围的环境。能源与环境问题是当今世界的两大主要问题。太阳能的大规模应用是解决能源与环境问题，实现人类社会可持续发展的有效途径。具有催化活性的半导体在光照下可以实现有机污染物的降解，因此光催化被广泛的应用于环境保护之中。目前，1102是光催化过程中最受欢迎的半导体。
[0003]虽然如此，仍有诸多因素制约着1102催化剂催化效率的提高，以下几个方面的因素是比较关键的:①1102是宽禁带半导体，其吸收光谱位于紫外光波段，对可见光吸收较弱。而在太阳光中，紫外光仅占4%，太阳光谱中占43%的可见光没有被利用。②在1102催化剂中光生电子、空穴不能有效传输且在传输过程中容易复合。上述因素与材料、催化剂结构及制备技术有密切联系。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于针对上述存在的缺陷而提供一种&120/013順3?1313/1102复合结构光催化剂，该催化剂采用无机/有机/无机复合结构，能够大幅度提高光催化剂的降解效率。
[0005]为了解决以上技术问题，本实用新型的技术方案为:
[0006]—种Cu20/CH3NH3PbI3/Ti02复合结构光催化剂，包括碳纤维衬底层、T1 2纳米薄膜层、一维T12纳米结构层、光活性材料层以及Cu2O薄膜层，其中，碳纤维衬底层、T12纳米薄膜层、一维1102纳米结构层以及Cu 20薄膜层依次由内向外设置，所述光活性材料层填充于一维1102纳米结构层内。
[0007]优选的，所述一维T12纳米结构层中的所有一维T12纳米结构垂直于碳纤维呈发散状排布。一维1102纳米结构呈发散状排布有助于增加比表面积，使其更好地与光活性材料层配合，更好地提高催化效率。
[0008]进一步优选的，所述一维T12纳米结构为N型半导体。P型半导体Cu 20与N型半导体打02能够形成异质结，能够有效促进光生电子-空穴的分离，进而可以有效提高催化效率。
[0009]优选的，所述光活性层的物质为CH3NH3PbI313有机分子CH3NH3PbI3沿一维T1 2纳米结构表面的排布也能提高空穴的传输效率，并能够减小电子和空穴在传输过程中的复合。
[0010]进一步优选的，所述光活性层的厚度为2?3 μ m。该厚度能保证光活性层全部填入到一维T12纳米结构层。
[0011]优选的，所述Cu2O薄膜层中的Cu2O薄膜为P型半导体材料。P型半导体材料具有良好的稳定性，且能形成Pn结，这有助于提高电子-空穴对的分离效率。
[0012]进一步优选的，所述Cu2O薄膜层的厚度为I?2 μ m。该厚度能够保证填平1102纳米薄膜层，并能有效的保护光活性层。
[0013]优选的，所述T12纳米薄膜层的厚度为3?4 μπι。该厚度能够保证一维T1 2纳米结构层垂直生长，同时能够使光活性层有效填入。
[0014]—种Cu20/CH3NH3PbI3/Ti02复合结构光催化剂的制备方法，包括如下步骤:
[0015](I)将碳纤维在T12溶胶中浸润，制备T1 2纳米薄膜层，并将制备的T1 2纳米薄膜层进行退火处理；
[0016](2)在步骤(I)制备的1102纳米薄膜层上制备一维T1 2纳米结构层；
[0017](3)在步骤⑵制备的一维T12纳米结构层内制备光活性材料层；
[0018](4)在步骤(3)所制备的光活性材料CH3NH3PbIJl上制备Cu2O薄膜层:首先将步骤
(3)制得的结构在乙酸铜的乙醇溶液中浸润，然后在氢氧化钠的乙醇溶液中浸润，待变为黄绿色，得Cu2O薄膜层。
[0019]优选的，步骤⑴中，所述T12溶胶中钛酸四丁酯与无水乙醇的体积比为1:25?I:30o在该浓度下的T12溶胶制备的1102纳米薄膜层的厚度适中，正好可以保证一维T12纳米结构层垂直生长，同时能够使光活性层有效填入一维T12纳米结构层。
[0020]优选的，步骤⑴中，所述退火的温度为400°C?700°C，退火的时间为30?60分钟。该条件下T12能够获得更好的晶体结构。
[0021]优选的，步骤(2)中，所述一维T12纳米结构层的制备方法为水热法。该方法简单易行、成本低廉。
[0022]优选的，步骤⑶中，光活性材料层为CH3NH3PbI3层。CH 3NH3PbI3沿一维T1 2纳米结构表面的排布也能提高空穴的传输效率，并能够减小电子和空穴在传输过程中的复合。
[0023]进一步优选的，步骤(3)中，所述CH3NH3PbI3层采用先旋涂后浸润的制备方法。
[0024]优选的，步骤(4)中，乙酸铜的乙醇溶液的浓度为0.01-0.02g/mlo
[0025]优选的，步骤⑷中，氢氧化钠的乙醇溶液的浓度为0.01-0.02g/ml。
[0026]所述&120/013见13?1313/1102复合结构光催化剂在降解水中有机污染物中的应用。
[0027]本实用新型的有益效果为:
[0028]1、一维1102纳米结构可以提高电子的输运能力，同时有机分子CH3NH3PbI3沿一维T12纳米结构表面的排布也能提高空穴的传输效率，并能够减小电子和空穴在传输过程中的复合；
[0029]2、光活性材料层可以实现宽光谱吸收，因而可以提高可见光的利用率，提高催化效率；
[0030]3、无机材料P型半导体Cu2O薄膜具有良好的稳定性，本实用新型中的催化剂的结构为无机/有机/无机复合结构，该结构能够延长光催化剂的寿命；
[0031 ] 4、P型半导体Cu2O与N型半导体T12能够形成异质结，能够有效促进光生电子-空穴的分离，进而可以有效提高催化效率；
[0032]5、碳纤维作为衬底，可以有效提高催化剂的强度，提高催化剂的使用寿命。
【附图说明】
[0033]图1为本实用新型【具体实施方式】中Cu20/CH3NH3PbI3/Ti0^合结构光催化剂的结构示意图；
[0034]图2为本实用新型的催化剂降解罗丹明B实验的数据图。
[0035]其中，1、碳纤维衬底层，2、T12纳米薄膜层，3、一维T12纳米结构层，4、光活性材料层，5、Cu2O薄膜层。
【具体实施方式】
[0036]由图1可知，本实用新型的Cu20/CH3NH3PbI3/Ti02复合结构光催化剂采用无机/有机/无机复合结构，该复合结构光催化剂包括碳纤维衬底层1，T12纳米薄膜层2，一维T1