[發明專利]銅團簇修飾含氧空位的二氧化鈦納米片光催化劑及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202210367961.0
• 申請日: 2022-04-08
• 公開（公告）號: CN114713225B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 王澤巖;張明暉;黃柏標;鄭昭科;劉媛媛;王朋;程合鋒;張倩倩;張曉陽
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B01J23/72
• 分類號: B01J23/72;B01J21/06;C01B32/40
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張曉鵬

本發明公開了一種銅團簇與氧空位共同修飾TiOsubgt;2/subgt;納米片光催化劑及其制備方法和應用，制備方法，包括如下步驟：將LiCl和KCl作為助熔劑，同時加入氯化銅，在惰性氛圍中，對TiOsubgt;2/subgt;納米片進行熔鹽，通過熔鹽，得到銅納米團簇和氧空位修飾的TiOsubgt;2/subgt;催化劑。由于氧空位和銅納米團簇的協同作用，共同促進二氧化碳的吸附與活化，以及關鍵中間體*COOH的形成，促進二氧化碳還原反應步驟中的表面反應過程，促使TiOsubgt;2/subgt;納米片在COsubgt;2/subgt;轉化為CO過程中表現出更優異的光催化活性和循環穩定性。

技術領域

本發明屬于光催化二氧化碳還原技術領域，涉及一種銅團簇修飾含氧空位的二氧化鈦納米片光催化劑及其制備方法與應用。

背景技術

這里的陳述僅提供與本發明相關的背景技術，而不必然地構成現有技術。

催化二氧化碳轉化為化學品和燃料將有助于實現全球碳平衡，從而減輕化石資源的快速消耗和不斷增長的二氧化碳的排放。利用太陽能驅動，使用半導體催化轉化二氧化碳已被證明是一個重要的策略。然而，由于二氧化碳分子固有的強鍵能(805kJ?mol^-1)、化學惰性和熱力學穩定性使其難以被吸附和激活。動力學上，由于二氧化碳還原反應復雜的多重質子耦合電子轉移的過程，二者大大限制了光催化二氧化碳還原的活性。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的是提供一種銅團簇與氧空位共同修飾TiO₂納米片光催化劑及其制備方法和應用。由于氧空位和銅納米團簇的協同作用，共同促進二氧化碳的吸附與活化，以及關鍵中間體*COOH的形成，促進二氧化碳還原反應步驟中的表面反應過程，促使TiO₂納米片在CO₂轉化為CO過程中表現出更優異的光催化活性和循環穩定性。

為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現：

第一方面，本發明提供了一種銅團簇修飾含氧空位的二氧化鈦納米片光催化劑的制備方法，包括如下步驟：

將LiCl和KCl作為助熔劑，同時加入氯化銅，在惰性氛圍中，對TiO₂納米片進行熔鹽，通過熔鹽，得到銅納米團簇和氧空位修飾的TiO₂催化劑。

第二方面，本發明提供一種銅團簇修飾含氧空位的二氧化鈦納米片光催化劑，由所述制備方法制備而成。

第三方面，本發明提供所述銅團簇修飾含氧空位的二氧化鈦納米片光催化劑在催化CO₂還原產CO中的應用。

上述本發明的一種或多種實施例取得的有益效果如下：

本發明的合成方法簡單，通過簡單的熔鹽法即可得到氧空位與銅納米團簇共同修飾的二氧化鈦納米片光催化劑材料。熔鹽法過程中造成的隔離氧的液態環境和空間限制作用產生高度分散的銅納米團簇和穩定的氧空位，用到的鹽也可以重復循環使用，簡單環保。這一工作為有效的光催化CO₂減排提供了一種新的可能性，并為大規模生產提供了一種綠色和經濟的方法。

本發明制備的熔鹽法COCT-3光催化劑具有良好的光催化活性和產物選擇性，在300W氙燈光照下，CO₂還原產生CO的速率為40.3μmol?g^-1h^-1，選擇性接近100％。

附圖說明

構成本發明的一部分的說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。

圖1是本發明實施例1制備的COCT以及TiO₂光催化劑的XRD、DRS和樣品圖片；