[發(fā)明專利]一種PCN-222(Cu)/ 二氧化鈦納米復(fù)合材料的制備和應(yīng)用在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201910575276.5 | 申請日： | 2019-06-28 |
| 公開（公告）號： | CN110327988A | 公開（公告）日： | 2019-10-15 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 王磊;黃國芳;段樹華;黃靜偉;王其召 | 申請（專利權(quán)）人： | 西北師范大學(xué) |
| 主分類號： | B01J31/38 | 分類號： | B01J31/38;B01J35/10;C01B32/40;C07C1/04;C07C9/04 |
| 代理公司： | 蘭州智和專利代理事務(wù)所(普通合伙) 62201 | 代理人： | 張英荷 |
| 地址： | 730070 甘肅*** | 國省代碼： | 甘肅;62 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 復(fù)合材料 光催化活性 二氧化鈦 納米粒子 復(fù)合光催化劑 納米復(fù)合材料 催化穩(wěn)定性 制備和應(yīng)用 混合溶液 活性位點 攪拌溶解 協(xié)同效應(yīng) 分散性 高壓釜 超聲 制備 洗滌 賦予 | ||
本發(fā)明提供一種PCN?222（Cu)/二氧化鈦復(fù)合光催化劑的制備方法，是將TiO2納米粒子攪拌溶解在DMF溶液中，加入PCN?222(Cu)攪拌20~30分鐘，再超聲5~10分鐘；然后將混合溶液置于高壓釜中，于110~125℃下反應(yīng)20~24小時；反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻至室溫，離心，收集的產(chǎn)物經(jīng)洗滌、干燥，即得PCN?222(Cu)/TiO2復(fù)合材料。PCN?222(Cu)與TiO2的協(xié)同效應(yīng)可有效提高復(fù)合材料的光催化活性，而且，PCN?222(Cu)/TiO2復(fù)合材料有效的提高了TiO2納米粒子的分散性，從而提供更多活性位點，賦予PCN?222(Cu)/TiO2較高的光催化活性和催化穩(wěn)定性。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種TiO2基復(fù)合光催化劑的制備，尤其涉及一種銅（Ⅱ）四羧基苯基卟啉/二氧化鈦復(fù)合（PCN-222(Cu)/TiO2）光催化劑的制備方法，主要作為催化劑用于光催化CO2的還原反應(yīng)中，屬于半導(dǎo)體催化劑技術(shù)領(lǐng)域和復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
當今世界，化石燃料的大量消耗造成大氣層中的二氧化碳濃度不斷增加是引起一系列全球氣候變化和溫室效應(yīng)的主要原因。與目前采用的碳捕獲和隔離或分離方法相比，利用二氧化碳作為化學(xué)原料生產(chǎn)有價值的化學(xué)產(chǎn)品和燃料實現(xiàn)碳中性循環(huán)是最理想的方法，它既可以同時減少溫室效應(yīng)，又可以緩解能源短缺壓力。光催化技術(shù)中，利用豐富的太陽能將二氧化碳轉(zhuǎn)化為有用的碳氫化合物，例如CO，CH4，CH3OH，HCOOH等，這對保護人類生存的家園和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。目前，已有多項技術(shù)用于二氧化碳的回收處理，而半導(dǎo)體光催化技術(shù)不僅能降低大氣中的二氧化碳濃度，而且可同時緩解能源短缺帶來的壓力，引起人們的極大關(guān)注。
然而光催化CO2技術(shù)的進一步應(yīng)用仍然存在巨大挑戰(zhàn)。二氧化碳是線性的惰性分子，其分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，很難被活化。而在光催化中二氧化碳分子的吸附和活化是催化反應(yīng)進行的關(guān)鍵一步。另一方面，半導(dǎo)體催化劑自身光生電子空穴的復(fù)合率高，影響其光催化反應(yīng)活性。綜上，要實現(xiàn)更有效的光催化CO2還原，可以采用引入助催化劑構(gòu)成復(fù)合材料的方法。助催化劑不僅能吸附和降低CO2活化能，而且促進光生載流子的分離，從而加速反應(yīng)光催化反應(yīng)速率。在眾多吸附材料中，金屬有機骨架（MOF）作為CO2吸附劑具有很大的應(yīng)用前景。MOF是一類通過金屬和配體通過配位鍵連接的具有周期性結(jié)構(gòu)的晶態(tài)多孔材料。由于它們的結(jié)構(gòu)可調(diào)，高表面積，高選擇性，MOF材料被作為碳捕集用于CO2吸附和儲存的研究以及作為化學(xué)原料。如PCN-222(Cu)，具有較強的可見光吸收能力和穩(wěn)定性，高度有序的結(jié)構(gòu)使電子傳輸路徑大大減小，提升了電子傳導(dǎo)速率。PCN-222(Cu)的多孔結(jié)構(gòu)有利于產(chǎn)生更多的活性位點和吸附CO2。TiO2是一種重要的寬禁帶直接帶隙半導(dǎo)體光電轉(zhuǎn)換材料，廣泛地用作為陽極催化分解水、太陽能電池等光化學(xué)以及光電子器件的功能材料。因此，將TiO2與PCN-222(Cu)通過一定的手段復(fù)合的協(xié)同效應(yīng)可有效提高復(fù)合材料的光催化活性。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種PCN-222(Cu)/二氧化鈦復(fù)合光催化劑的制備方法；
本發(fā)明的另一目的是對PCN-222(Cu)/TiO2復(fù)合光催化劑催化還原CO2產(chǎn)CO和CH4的性能進行分析說明。
一、PCN-222(Cu)/TiO2的制備
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