[發明專利]一種用于光催化還原二氧化碳的氧化亞銅負載Pd復合光催化材料的制備及其應用

有效

• 申請號: 202010625480.6
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN111841568B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 牛利;韓冬雪;張小婧
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;B01J35/00;B01J37/16
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 雷月華

本發明屬于光催化劑材料領域，具體涉及一種用于光催化還原二氧化碳的氧化亞銅負載Pd復合光催化材料的制備及其應用。向氯化銅溶液中加入氫氧化鈉溶液，攪拌30分鐘后，加入抗壞血酸溶液并繼續攪拌3小時；隨后，加入一定量的四氯鈀酸鉀溶液并繼續攪拌反應10～60分鐘，整個反應過程均在55℃水浴條件下進行；最終產物通過抽濾進行收集，并真空干燥制得所述用于光催化還原二氧化碳的氧化亞銅負載Pd復合光催化材料。制備的氧化亞銅負載Pd復合光催化材料可用于光催化還原二氧化碳。本發明合成的Cu₂O?Pd復合光催化材料，其光催化還原CO₂的效率是單一氧化亞銅的3倍以上。

技術領域

本發明屬于光催化劑材料領域，具體涉及一種用于光催化還原二氧化碳的氧化亞銅負載Pd復合光催化材料的制備及其應用。

背景技術

能源危機和環境污染是當前人類社會面臨的共同挑戰，而光催化還原CO₂技術被認為是可同時解決這兩大問題的解決方案之一。目前，在該領域內半導體光催化劑被廣泛研究，其中氧化亞銅(Cu₂O)因其良好的可見光吸收性能(禁帶寬度～2.2eV)及CO₂還原產物的多選擇性被視為極有前景的光催化劑。但是單一的氧化亞銅光催化材料載流子遷移率較低，限制了其光催化活性。所以，各類氧化亞銅復合光催化材料(如氧化亞銅-半導體，氧化亞銅-金屬等)在進一步研發中，其中氧化亞銅-金屬復合光催化材料在光催化還原CO₂方面性能具有顯著提高。然而目前大多氧化亞銅-金屬光催化復合材料都集中在氧化亞銅-Au或氧化亞銅-Ag上，氧化亞銅負載鈀復合光催化材料用于光催化還原CO₂還鮮有報道。與此同時，之前的氧化亞銅-金屬復合光催化材料的制備工藝往往比較復雜或者需要高溫高壓等環境，在生產成本、環境友好方面受到了一定限制。

現有的單一氧化亞銅光催化還原CO₂效率較低，而氧化亞銅-金屬光催化復合材料又主要集中在Cu₂O-Au或Cu₂O-Ag上，對于開發Cu₂O-Pd復合材料用于CO₂光催化還原鮮有報道。此外，目前采用的氧化亞銅-金屬光催化復合材料的制備方法大多工藝繁瑣或者需要高溫高壓等環境。

發明內容

為解決現有技術的缺點和不足之處，本發明的首要目的在于提供一種用于光催化還原二氧化碳的氧化亞銅負載Pd復合光催化材料的制備方法。本發明采用原位還原法，一步合成了氧化亞銅負載鈀的復合光催化材料，且其對CO₂的光催化還原效率可達純氧化亞銅的3倍以上。

本發明的另一目的在于提供一種由上述方法制得的氧化亞銅負載Pd復合光催化材料。

本發明的再一目的在于提供上述氧化亞銅負載Pd復合光催化材料在光催化還原二氧化碳的應用。

本發明目的通過以下技術方案實現：

一種用于光催化還原二氧化碳的氧化亞銅負載Pd復合光催化材料的制備方法，包括以下步驟：

向氯化銅溶液中加入氫氧化鈉溶液，攪拌30分鐘后，加入抗壞血酸溶液并繼續攪拌3小時；隨后，加入一定量的四氯鈀酸鉀溶液并繼續攪拌反應10～60分鐘；整個反應過程均在55℃水浴條件下進行，最終產物通過抽濾進行收集，并真空干燥制得所述用于光催化還原二氧化碳的氧化亞銅負載Pd復合光催化材料(Cu₂O-Pd復合光催化材料)；所述四氯鈀酸鉀溶液的濃度為15.52mmol/L，所述四氯鈀酸鉀溶液的用量為0.36～5.4體積份。

優選的，所述氯化銅溶液濃度為0.01mol/L，所述氫氧化鈉溶液的濃度為2mol/L，所述抗壞血酸溶液的濃度為0.6mol/L。

優選的，所述氯化銅溶液的用量為100體積份，所述氫氧化鈉溶液的用量為10體積份，所述抗壞血酸溶液的用量為10體積份。