[發明專利]鉍酸銅/氧化鎢復合薄膜材料、制備方法及在光催化二氧化碳制甲烷中的應用

有效

• 申請號: 201910230998.7
• 申請日: 2019-03-26
• 公開（公告）號: CN109772357B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 王吉超;史維娜;婁慧慧;侯玉霞;李英;陳夢娟;崔增輝;王文霞
• 申請（專利權）人: 河南科技學院;新鄉學院
• 主分類號: B01J23/888
• 分類號: B01J23/888;B01J37/10;B01J37/08;B01J35/06;C07C1/12;C07C9/04
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 時立新;楊海霞

本發明涉及一種鉍酸銅/氧化鎢復合薄膜材料制備方法，其具體為：1）將負載氧化鎢種子層的FTO于鎢酸溶液于180℃?200℃保溫8?10h，自然冷卻至室溫，經干燥得到FTO表面的片狀WO₃薄膜材料；2）將硝酸銅和硝酸鉍的混合水溶液旋涂在片狀WO₃薄膜材料，然后通過馬弗爐置于550?650℃保溫10?24小時，自然冷卻即得到CuBi₂O₄/WO₃復合薄膜材料。該復合薄膜材料廉價易得，結構穩定，可見光催化二氧化碳還原活性高，產物選擇性好，且循環穩定好，催化劑回收率高，在光催化技術和CO₂能源化等領域有著廣泛的應用前景。

技術領域

本發明屬于薄膜材料制備、及光催化二氧化碳還原技術領域，具體涉及一種鉍酸銅/氧化鎢（CuBi₂O₄/WO₃）復合薄膜材料、制備方法及其在光催化二氧化碳還原制甲烷中的應用。

背景技術

隨著社會和工業的快速發展，化石燃料的大量消耗，大氣中的二氧化碳濃度急劇上升。引起全球氣候變暖，海平面上升，同時也會造成大氣圈和生物圈中碳循環的失衡，使得人類在面臨日益嚴峻能源危機的同時，也要面臨著全球氣候變暖問題。雖然CO₂可以作為一種潛在碳能源，但其本身化學性質穩定，需要額外的能源輸入才能將其活化并轉化為可利用的燃料。利用太陽能光催化技術，在水蒸氣氛圍下將CO₂還原為太陽能燃料的技術，是一種潔凈、環境友好型再生新能源方法。光催化技術的關鍵在于高效穩定的光催化劑的開發。現有商品化的光催化材料P25（TiO₂）雖然表現出一定的光催化性能，但材料的光響應范圍過窄，太陽能利用率較低。因此，仍有必要對用于光催化CO₂還原的催化劑進行進一步研究和開發。

發明內容

本發明目的在于克服現有技術缺陷，提供一種CuBi₂O₄/WO₃復合薄膜材料，其成本低廉、結構穩定、太陽能利用率高、光催化還原CO₂活性高，在光催化CO₂能源化領域有著廣泛的應用前景。

本發明還提供了上述CuBi₂O₄/WO₃復合薄膜材料的制備方法及其在光催化二氧化碳還原為甲烷的應用。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種鉍酸銅/氧化鎢復合薄膜材料的制備方法，其包括如下步驟：

1）制備WO₃種子層：

將鎢酸與雙氧水混合后，于50-80℃回流攪拌1.5-3.5小時得到鎢酸溶液，然后旋涂于潔凈的FTO導電玻璃表面，于450-600℃保溫1-3小時，得到負載WO₃種子層的FTO導電玻璃；

2）水熱制備片狀WO₃薄膜：

取部分步驟1）中的鎢酸溶液與乙腈、鹽酸混勻獲得溶液A，然后將步驟1）得到的負載WO₃種子層的FTO導電玻璃置于溶液A中，密封條件下于180-200℃保溫6-10小時（預反應以促進水合氧化物的生成），自然冷卻至室溫，取出FTO導電玻璃并清洗、烘干，然后于450-600℃保溫1-3小時，自然冷卻至室溫，即獲得WO₃薄膜；

3）CuBi₂O₄/WO₃復合薄膜：