阅读说明：本技术 一种利用聚乙二醇型低共熔溶剂溶解提取碘化铅的方法 (Method for dissolving and extracting lead iodide by using polyethylene glycol type eutectic solvent ) 是由 陈钰 卢艳红 魏磊 迟新悦 于 2020-04-28 设计创作，主要内容包括：本申请公开了一种利用聚乙二醇型低共熔溶剂溶解提取碘化铅的方法,包括以下步骤：1)将聚乙二醇200和氢键供体按摩尔比搅拌混合后形成聚乙二醇型低共熔溶剂；2)称取部分步骤1)制备的低共熔溶剂,加入含有碘化铅的杂化钙钛矿太阳能电池组份并持续搅拌一段时间,直到含有碘化铅的杂化钙钛矿太阳能电池组份的低共熔溶剂达到饱和；3)将步骤2)制备的低共熔溶剂进行离心操作；4)取离心后的含有碘化铅的杂化钙钛矿太阳能电池组份的低共熔溶剂的部分上层清液,采用紫外-可见吸收光谱仪,以二甲基甲酰胺为背景,测定碘化铅的浓度。本发明的优点在于它能克服现有技术的弊端,方法简单,易于操作,原料便宜,且对环境友好。(The application discloses a method for dissolving and extracting lead iodide by using a polyethylene glycol type eutectic solvent, which comprises the following steps: 1) stirring and mixing polyethylene glycol 200 and a hydrogen bond donor according to a molar ratio to form a polyethylene glycol type eutectic solvent; 2) weighing part of the eutectic solvent prepared in the step 1), adding the lead iodide-containing hybrid perovskite solar cell component, and continuously stirring for a period of time until the eutectic solvent of the lead iodide-containing hybrid perovskite solar cell component is saturated; 3) carrying out centrifugal operation on the eutectic solvent prepared in the step 2); 4) taking part of supernatant of the eutectic solvent of the centrifuged lead iodide-containing hybrid perovskite solar cell component, and determining the concentration of the lead iodide by adopting an ultraviolet-visible absorption spectrometer and using dimethylformamide as a background. The invention has the advantages that the invention can overcome the defects of the prior art, and has simple method, easy operation, cheap raw materials and environmental protection.)

一种利用聚乙二醇型低共熔溶剂溶解提取碘化铅的方法

技术领域

本发明涉及一种利用聚乙二醇型低共熔溶剂溶解提取碘化铅的方法，属于废旧太阳能电池回收处理领域。

背景技术

近年来，随着科技的不断发展，越来越多的新兴技术不断进步，一些重金属应用到各类产品中。虽然促进了科技进步，但是同时也带来了一系列的环境问题，比如重金属残余对土壤水质都有严重的破坏性。所以一些对重金属回收再利用的方法非常重要。

化石能源的日渐枯竭造成了对新能源的需求日益增加，太阳能就是一个突出代表。新兴的钙钛矿太阳能电池已经受到了广泛的关注，并进行了广泛的应用。有机无机杂化钙钛矿太阳能电池中的组分的原型为CH3NH3PbI3和混合卤化物型CH3NH3Pb3-xClx和CH3NH3PbI3-xBrx。此电池中含有大量的碘化铅，碘化铅有毒以及刺激性，对人体危害很大。若将废弃的太阳能电池随意丢弃，则会造成土壤、水质污染，影响人们健康，降低人们的生活质量。于是溶解和再利用碘化铅的方法非常重要。

传统的溶解碘化铅的方法是使用二甲基甲酰胺溶解碘化铅。二甲基甲酰胺是致癌物质，高温下易燃、易***，且具有毒性，很难分离出碘化铅进行重复利用。

低共熔溶剂是由科学家Abbott在2003年发现的一类共熔物质[Abbott,A.P.,Capper,G.,Davies,D.L.,Rasheed,R.K.&Tambyrajah,V.,Novel solvent properties ofcholine chloride/urea mixtures[J].Chem.Commun.2003,70-71]，具有合成简易、不使用有机试剂、没有废液排出、成本低、生物兼容性高、可设计性高，被认为是21世纪的新型绿色溶剂[Paiva,A.,Craveiro,R.,Aroso,I.,Martins,M.,Reis,R.L.&Duarte,A.R.C.,Naturaldeep eutectic solvents-solvents for the 21st century[J].ACS SustainableChem.Eng.2014,2,1063-1071]。使用低共熔溶剂对废旧太阳能电池回收内的碘化铅进行提取，对环境友好并且能够节省成本，具有较好的推广前景。

发明内容

本发明提供一种利用聚乙二醇型低共熔溶剂溶解提取碘化铅的方法，操作简单，价格便宜，且具有生物降解性，对环境友好。绿色溶剂溶解碘化铅具有很高的实际应用价值。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是，一种利用聚乙二醇型低共熔溶剂溶解提取碘化铅的方法，包括以下步骤：

1)将聚乙二醇200和氢键供体按摩尔比搅拌混合后形成聚乙二醇型低共熔溶剂；

2)称取部分步骤1)制备的低共熔溶剂，加入含有碘化铅的杂化钙钛矿太阳能电池组份并持续搅拌一段时间，直到含有碘化铅的杂化钙钛矿太阳能电池组份的低共熔溶剂达到饱和；

3)将步骤2)制备的低共熔溶剂进行离心操作；

4)取离心后的含有碘化铅的杂化钙钛矿太阳能电池组份的低共熔溶剂的部分上层清液，采用紫外-可见吸收光谱仪，以二甲基甲酰胺为背景，测定碘化铅的浓度；

5)取步骤3)完成后的低共熔溶剂的上层清液，加入过量的水，使得低共熔溶剂溶解，经离心、洗涤、干燥得到碘化铅。

优化的，上述利用聚乙二醇型低共熔溶剂提取碘化铅的取方法，在步骤3)中对低共熔溶剂的离心操作过程中，离心速率大于等于2000转/分钟，离心时间大于等于3分钟。

优化的，上述利用聚乙二醇型低共熔溶剂提取碘化铅的取方法，在步骤3)中，对低共熔溶剂的离心操作过程中，在4000转/分钟的速率下离心10分钟。

优化的，上述利用聚乙二醇型低共熔溶剂提取碘化铅的取方法，在步骤3)中，对以二甲基甲酰胺为背景，经紫外测定，得到碘化铅的浓度的过程需要重复三次，取三次测定碘化铅浓度的平均值，得到碘化铅溶解度。

优化的，上述利用聚乙二醇型低共熔溶剂提取碘化铅的取方法，在步骤1)中，将聚乙二醇200和氢键供体按6:1至1:1的摩尔比混合。

优化的，上述利用聚乙二醇型低共熔溶剂提取碘化铅的取方法，将聚乙二醇200和硫脲按2:1的摩尔比混合。

优化的，上述利用聚乙二醇型低共熔溶剂提取碘化铅的取方法，在步骤1)中，含氢键供体可为硫脲、氯化胆碱、溴化胆碱中的一种或者多种的混合物。

优化的，上述利用聚乙二醇型低共熔溶剂提取碘化铅的取方法，在步骤1)中，氢键供体为硫脲。

优化的，上述利用聚乙二醇型低共熔溶剂提取碘化铅的取方法，在步骤2)中，溶解碘化铅所用的温度为20至90摄氏度。

优化的，上述利用聚乙二醇型低共熔溶剂提取碘化铅的取方法，在步骤1)中，将一定摩尔比的聚乙二醇200和氢键供体在35摄氏度下形成低共熔溶剂；步骤2)中溶解碘化铅所用的时间大于等于1小时。

本发明以聚乙二醇200型低共熔溶剂溶解和提取碘化铅。方法简单，易于操作，原料便宜，且对环境友好。室温下，碘化铅在低共熔溶剂中的溶解度非常高。在提取碘化铅时，使用的溶剂为水，无污染且易操作，具有很高的应用价值。本申请该溶解和提取方法可推广至溴化铅、氯化铅等卤化铅。

附图说明

图1为碘化铅溶解在聚乙二醇200与硫脲的摩尔比为2:1的聚乙二醇型低共熔溶剂中的以二甲基甲酰胺为紫外背景溶剂的紫外-可见吸收光谱图；

图2为实施例4中不同溶解温度下碘化铅在聚乙二醇200与硫脲的摩尔比为2:1的低共熔溶剂中的溶解度变化图；

图3为实施例5中25摄氏度时不同时间的溶解度变化图；

图4为实施例4中不同溶解温度下碘化铅在聚乙二醇200与硫脲的摩尔比为2:1的低共熔溶剂中的溶解度表；

图5为实施例5中25摄氏度时不同时间的溶解度表。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的技术特点。

实施例1

此实施例与上述实施例的区别在于：一种利用聚乙二醇型低共熔溶剂溶解提取碘化铅的方法，包括以下步骤：

1)将聚乙二醇200和硫脲按6:1的摩尔比、在35摄氏度下混合后形成聚乙二醇型低共熔溶剂；

2)称取部分步骤1)制备的低共熔溶剂，加入含有碘化铅的杂化钙钛矿太阳能电池组份并持续搅拌一段时间，直到含有碘化铅的杂化钙钛矿太阳能电池组份的低共熔溶剂达到饱和；溶解碘化铅所用的温度为20摄氏度；溶解碘化铅所用的时间为1小时；

3)将步骤2)制备的含有饱和杂化钙钛矿太阳能电池组份的低共熔溶剂进行离心操作，离心速率为2000转/分钟，离心时间为3分钟；

4)取离心后的含有碘化铅的杂化钙钛矿太阳能电池组份的低共熔溶剂的部分上层清液，采用紫外-可见吸收光谱仪，以二甲基甲酰胺为背景，测定碘化铅的浓度；得到碘化铅的浓度的过程需要重复三次，取三次测定碘化铅浓度的平均值，得到碘化铅溶解度；

5)取步骤3)完成后的低共熔溶剂的上层清液，加入过量的水，使得低共熔溶剂溶解，经离心、洗涤、干燥得到碘化铅。

实施例2

此实施例与上述实施例的区别在于：一种利用聚乙二醇型低共熔溶剂溶解提取碘化铅的方法，包括以下步骤：

1)将聚乙二醇200和溴化胆碱按1:1的摩尔比、在35摄氏度下混合后形成聚乙二醇型低共熔溶剂；

2)称取部分步骤1)制备的低共熔溶剂，加入含有碘化铅的杂化钙钛矿太阳能电池组份并持续搅拌一段时间，直到含有碘化铅的杂化钙钛矿太阳能电池组份的低共熔溶剂达到饱和；溶解碘化铅所用的温度为90摄氏度；溶解碘化铅所用的时间为2小时；

3)将步骤2)制备的含有饱和杂化钙钛矿太阳能电池组份的低共熔溶剂进行离心操作，离心速率为3000转/分钟，离心时间为10分钟；

4)取离心后的含有碘化铅的杂化钙钛矿太阳能电池组份的低共熔溶剂的部分上层清液，采用紫外-可见吸收光谱仪，以二甲基甲酰胺为背景，测定碘化铅的浓度；得到碘化铅的浓度的过程需要重复三次，取三次测定碘化铅浓度的平均值，得到碘化铅溶解度；

5)取步骤3)完成后的低共熔溶剂的上层清液，加入过量的水，使得低共熔溶剂溶解，经离心、洗涤、干燥得到碘化铅。

实施例3

此实施例与上述实施例的区别在于：一种利用聚乙二醇型低共熔溶剂溶解提取碘化铅的方法，包括以下步骤：

1)将聚乙二醇200和氯化胆碱按4:1的摩尔比、在35摄氏度下混合后形成聚乙二醇型低共熔溶剂；

2)称取部分步骤1)制备的低共熔溶剂，加入含有碘化铅的杂化钙钛矿太阳能电池组份并持续搅拌一段时间，直到含有碘化铅的杂化钙钛矿太阳能电池组份的低共熔溶剂达到饱和；溶解碘化铅所用的温度为55摄氏度；溶解碘化铅所用的时间为4小时；

3)将步骤2)制备的低共熔溶剂进行离心操作；对低共熔溶剂的离心操作过程中，在4000转/分钟的速率下离心10分钟；

4)取离心后的含有碘化铅的杂化钙钛矿太阳能电池组份的低共熔溶剂的部分上层清液，采用紫外-可见吸收光谱仪，以二甲基甲酰胺为背景，测定碘化铅的浓度；得到碘化铅的浓度的过程需要重复三次，取三次测定碘化铅浓度的平均值，得到碘化铅溶解度；

5)取步骤3)完成后的低共熔溶剂的上层清液，加入过量的水，使得低共熔溶剂溶解，经离心、洗涤、干燥得到碘化铅。

实施例4

一种利用聚乙二醇型低共熔溶剂溶解提取碘化铅的方法，包括以下步骤：称取摩尔比为2:1的聚乙二醇200和硫脲，将其混合后，在35摄氏度下搅拌120分钟使其溶解，得到聚乙二醇型低共熔溶剂；25摄氏度下，加入5克低共熔溶剂和4.5克碘化铅，持续搅拌24小时，使其溶解；利用离心机，在4000转/分钟速率下离心10分钟，取上层清液，以二甲基甲酰胺为背景，采用紫外-可见吸收光谱仪，测定碘化铅的吸光强度，重复三次求平均值经计算得到碘化铅溶解度为61.36％，碘化铅溶解度如图4所示。

分别在35摄氏度，45摄氏度，55摄氏度下重复本实施例，得到35摄氏度时溶解度为58.47％，45摄氏度时溶解度为55.70％，55摄氏度时溶解度为53.68％，如图2曲线。

将碘化铅饱和低共熔溶剂中加入10毫升水，经离心、洗涤、干燥得到碘化铅。

实施例5

此实施例与上述实施例的区别在于：一种利用聚乙二醇型低共熔溶剂溶解提取碘化铅的方法，包括以下步骤：称取摩尔比为2:1的聚乙二醇200和硫脲，将其混合后，在35摄氏度下搅拌120分钟使其溶解，得到聚乙二醇型低共熔溶剂。25摄氏度下，加入5克低共熔溶剂和4.5克碘化铅，持续搅拌。分别搅拌1小时、3小时、6小时、12小时和24小时，取上层清液，以二甲基甲酰胺为背景，采用紫外-可见吸收光谱仪，测定碘化铅的吸光强度，经计算得出碘化铅在1小时溶解度为15.13％，3小时溶解度为34.51％，6小时溶解度为43.68％，12小时溶解度为55.62％，24小时溶解度为61.36％，如图3曲线。

将碘化铅饱和低共熔溶剂中加入10毫升水，经离心、洗涤、干燥得到碘化铅。

实施例6

此实施例与上述实施例的区别在于：一种利用聚乙二醇型低共熔溶剂溶解提取碘化铅的方法，包括以下步骤：称取摩尔比为4:1的聚乙二醇200和硫脲，将其混合后，在35摄氏度下搅拌120分钟使其溶解，得到聚乙二醇型低共熔溶剂。25摄氏度下，加入5克低共熔溶剂和4.5克碘化铅，持续搅拌。分别搅拌1小时、3小时、6小时、12小时和24小时，取上层清液，以二甲基甲酰胺为背景，采用紫外-可见吸收光谱仪，测定碘化铅的吸光强度，经计算得出碘化铅的溶解度。

将碘化铅饱和低共熔溶剂中加入10毫升水，经离心、洗涤、干燥得到碘化铅。

实施例7

此实施例与上述实施例的区别在于：一种利用聚乙二醇型低共熔溶剂溶解提取碘化铅的方法，包括以下步骤：将摩尔比为2:1的聚乙二醇200和硫脲混合并不断搅拌使其溶解，待完全溶解后得到白色粘稠溶液，即为聚乙二醇型低共熔溶剂。取五个同规格试剂瓶，在25摄氏度时，同时加入5克低共熔溶剂和4.5克溴化铅，放入超声波清洗机中超声十分钟，使溴化铅变成粉末，在25摄氏度下不停搅拌，使其溶解。分别在1小时、3小时、6小时、12小时、24小时时取出一个试剂瓶，在4000转/分钟速率下离心十分钟，倾取上层清液，以二甲基甲酰胺为背景，经紫外测定，得到碘化铅的浓度，计算其溶解度。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。