[發明專利]一種用于光催化還原CO2

有效

• 申請號: 202211059183.5
• 申請日: 2022-08-31
• 公開（公告）號: CN115254118B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 謝曉峰;楊坤;陸冠宏;宋貫卿;段孝宇;孫靜
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: B01J23/75
• 分類號: B01J23/75;B01J23/755;B01J35/02;B01D53/62;B01D53/86;C01B32/40
• 代理公司: 北京格允知識產權代理有限公司 11609
• 代理人: 劉曉

本發明涉及一種用于光催化還原COsubgt;2/subgt;的有機干凝膠納米材料及其制備方法和應用。所述方法為：將金屬源溶于有機溶劑中并加入有機配體攪拌，得到混合液；金屬源為鐵源和鈷源或金屬源為鐵源和鎳源，有機配體為苯羧酸類有機配體；將混合液進行高溫反應，得到凝膠態產物；將凝膠態產物進行洗滌、干燥與研磨，得到有機干凝膠粉末；將有機干凝膠粉末在氬氣氣氛或氬氣與氫氣的混合氣氛中于200～300℃焙燒4～8h，制得所述有機干凝膠納米材料。本發明的有機干凝膠納米材料對COsubgt;2/subgt;有顯著的吸附效果，通過對COsubgt;2/subgt;氣體的有效吸附可進一步實現并提升材料對COsubgt;2/subgt;還原轉化的能力，在光催化還原COsubgt;2/subgt;時具有高轉化、CO產率高等顯著優勢。

技術領域

本發明屬于光催化還原CO₂材料制備領域，尤其涉及一種用于光催化還原CO₂的有機干凝膠納米材料及其制備方法和應用。

背景技術

近幾十年來由于化石燃料的大量燃燒導致了二氧化碳(CO₂)的過度排放，大氣環境中二氧化碳含量的急劇增長是造成全球氣候變化的重要因素，能源危機和氣候的劇烈變化對人類的生存環境造成了惡劣的破壞。因此減少CO₂的排放或高效捕獲再利用CO₂對于緩解氣候變化和能源危機具有重要意義。目前為止，已經有多種將CO₂轉化的方法被研究應用，包括光催化、電催化、吸附捕獲、生化還原等。而從眾多的研究表明可以發現，光催化轉化CO₂是一種節能、持久、無污染的高優勢處理技術，通過利用半導體催化劑對于還原CO₂不僅可以高效利用太陽能，還不會對環境造成二次污染，同時，催化劑的可循環利用極大地節約了光催化CO₂轉化的成本。然而絕大多數的半導體都具有可見光吸收能力差、光生電子-空穴復合率高、帶隙較大等缺點，所以產生了在對CO₂光催化還原過程中出現低轉化、CO產率低等的缺陷現象。

近年來，金屬-有機骨架材料(MOFs)作為一種具有高比表面積和可調節孔結構的新型孔道骨架材料已經應用于CO₂吸附和光還原CO₂的實驗中。MOFs的金屬中心通常在光催化過程中作為光活性中心或吸附位點的存在對氣體進行吸收轉化，由于它的類半導體特性，MOFs中的M-O簇節點、金屬中心、有機骨架之間對于電子-空穴的轉換和分離方面起到了重要的作用，而在所有可能的可見光驅動的CO₂還原反應路徑中，雙電子轉移驅動二氧化碳轉變為一氧化碳和多電子反應相比具有較低反應勢壘這一優勢。CO作為合成氣(CO和H₂)的一種主要成分對于工業合成烴類化合物擁有很大的潛在價值。MOFs材料的結構多變，金屬中心和配體的可調節性強，但是它對可見光的低吸收能力也嚴重限制了它的光催化還原活性，導致在對CO₂光催化還原過程中出現低轉化、CO產率低等缺陷。

為了解決MOFs材料在光催化還原CO₂時出現的上述缺陷，非常有必要提供一種新型的用于光催化還原CO₂的有機干凝膠納米材料及其制備方法和應用。

發明內容

為了解決現有技術中存在的一個或者多個技術問題，本發明的目的是提供一種用于光催化還原CO₂的有機干凝膠納米材料及其制備方法。

本發明在第一方面提供了一種用于光催化還原CO₂的有機干凝膠納米材料的制備方法，所述方法包括如下步驟：

(1)將金屬源溶于有機溶劑中并加入有機配體進行攪拌，得到混合液；所述金屬源為鐵源和鈷源，或所述金屬源為鐵源和鎳源；所述有機配體為苯羧酸類有機配體；

(2)將所述混合液進行高溫反應，得到凝膠態產物；

(3)將所述凝膠態產物進行洗滌、干燥與研磨，得到有機干凝膠粉末；