[發明專利]一種CdSeTe納米片/TiO2納米管陣列催化劑及其制備方法

無效

• 申請號: 201310254716.X
• 申請日: 2013-06-25
• 公開（公告）號: CN103349992A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發明（設計）人: 李培強;牟慶平;張建林;吳文雷;尹洪宗;侯曉峰
• 申請（專利權）人: 黃河三角洲京博化工研究院有限公司;山東農業大學
• 主分類號: B01J27/057
• 分類號: B01J27/057;C07C31/04;C07C29/153
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 苗峻

技術領域

本發明涉及一種催化劑，具體涉及一種由CdSeTe納米片和作為基底的TiO₂組成的催化劑。

背景技術

自1979年Inoue和Fujishima在Nature上首次報道了水溶液中TiO₂半導體粉末可以光還原CO₂為有機化合物，TiO₂成為研究最廣泛、最深入的體系，而TiO₂納米管陣列相對于TiO₂納米粒子、納米膜等結構，具有更大的比表面、更多的活性位點、更高的光催化活性，而備受青睞。但是TiO₂禁帶寬度為3.2eV，只能吸收小于385nm的紫外光，從而限制了它的應用，由于紫外光在太陽光光譜中僅占約4%，而可見光則占到45%；Ⅱ-Ⅵ族化合物CdX（X=S、Se、Te）具有窄的帶隙，能高效的吸收可見光并具有很高的光電轉化效率，但在光催化的過程中容易被自身產生的光生空穴氧化為氧化物而失去活性（光腐蝕），而不能得到有效的利用。

現有技術中存在CdSeTe納米粒子/TiO₂納米管陣列催化劑，是在CdSeTe的前驅液中將TiO₂納米管陣列作為工作電極在一定的電壓下進行沉積，其不足主要是光穩定性能不佳，在一定時間的光照后，材料的催化活性降低或是直接失去催化活性，而且并沒有將其應用于光電催化還原CO₂制備甲醇的技術。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種CdSeTe納米片/TiO₂納米管陣列催化劑，解決了現有催化劑光利用率低、易光腐蝕、催化活性低的問題。

本發明提供了一種CdSeTe納米片/TiO₂納米管陣列催化劑，由CdSeTe納米片和作為基底的TiO₂納米管陣列組成，CdSeTe納米片在TiO₂納米管陣列上的負載量為4-5毫克/平方厘米。該催化劑不僅光利用率高、具有較強的抗光腐蝕性能，而且采用可見光催化還原CO₂時活性高，經測試：光照時CO₂的電流密度和還原CO₂得到的甲醇濃度都明顯提高。

一種CdSeTe納米片/TiO₂納米管陣列催化劑，采用下述方法制備的，具體步驟包括：

（1）在裝有CdCl₂溶液的容器中，加入C₆H₅Na₃O₇·2H₂O、Na₂SeO₃溶液和Na₂TeO₃溶液，得到CdSeTe溶液，用超純水稀釋到6.2倍，然后在不斷攪拌下加入硫代蘋果酸，溶解后加入NaBH₄，將溶解好的溶液和TiO₂納米管陣列放入反應釜中，進行恒溫反應；

（2）將步驟（1）中反應完的TiO₂納米管陣列取出，60℃-100℃下烘干，在N₂氛圍下進行煅燒，降至室溫，得到目標產物CdSeTe納米片/TiO₂納米管陣列催化劑。

步驟（1）所述CdCl₂溶液的摩爾濃度為0.01-0.07mol/L。

步驟（1）所述Na₂SeO₃溶液的摩爾濃度為0.001-0.02mol/L。

步驟（1）所述Na₂TeO₃溶液的摩爾濃度為0.005-0.02mol/L。

把CdCl₂溶液、Na₂SeO₃溶液和Na₂TeO₃溶液的摩爾濃度限定在這樣的范圍內，可以使得生成的CdSeTe在后續煅燒過程中形成納米片狀。