[发明专利]一种卤化银复合材料的制备方法

说明书

本申请是中国发明专利申请“卤化银复合材料在可见光催化二氧化碳制备碳氢化合物中的应用”的分案申请，原申请的申请号为201110004589.9，申请日为2011年1月11日。

技术领域

本发明涉及一种卤化银复合材料的制备方法。

背景技术

二氧化碳（CO₂）气体被认为是导致全球气候变暖的主要原因。估计有66%的全球变暖归因于CO₂。人类每年排放240亿吨CO₂到大气层，其中220亿吨是由于燃烧了化石燃料，因此减少CO₂的排放成为当今世界各国关注的一个焦点。从可持续性发展的角度来看，单纯依靠削减CO₂的排放势必影响社会经济的正常发展，因而综合利用温室气体是经济和社会发展的必然。充分利用工业副产物CO₂进行转化和固定，不仅有利于消除大气温室效应，又能生成有机碳氢化合物燃料，合成其它有机化工原料、中间体，同时可以减少由其它化工原料反应而带来的环境污染问题。所以，对CO₂进行合理的转化与利用具有化学反应绿色化、积极保护环境的重要意义。CO₂的转化有多种途径，如：利用热能在一定温度和压力下使CO₂接触氧化转化为有用化学物质、利用电能经电化学反应制备有机化合物，然而这些方法都需消耗地球上本来储藏量较少的、需经人们加工转化的能量。由于CO₂光催化还原反应可以直接利用地球大量存在的太阳能，因此，近30年来，利用光催化还原CO₂的研究工作得到了迅速的发展。CO₂的光化学还原反应具有化学反应绿色化、积极保护环境的重要意义。

采用光催化技术把CO₂转化为甲烷、甲醇、乙醇等高能的碳氢化合物的催化剂被认为是解决全球变暖行之有效的方法之一。然而，在实际应用中，光催化技术主要存在两大问题：第一，光量子效率偏低；第二，光谱响应范围窄，对太阳能的利用率较低。目前为止，TiO₂光催化剂是最佳的光催化剂之一。但由于其禁带较宽 (Eg = 3.2 eV), 只能被太阳光中波长小于387. 5 nm 区间的光所激发, 而这个区间可利用的光能不到太阳能的4%。如果光催化剂不能有效地利用太阳光, 则作为解决能源问题的光催化剂的存在是没有较大意义的。因此，研究开发成本较低、效率较高的可见光催化剂将是光催化还原CO₂研究领域的一个重要发展方向。

在这样的背景下，一些学者开发了在可见光下响应的的光催化剂，如：BiVO₄ (Eg = 2.3 eV，λ> 520 nm)、InTaO₄ (Eg = 2.6 eV，λ > 420 nm) 在可见光下可分解水制氢；钙钛矿型层状金属氧化物如K₄Nb₆O₁₇、La₂Ti₂O₇（λ > 420 nm）和 RbPb₂Nb₃O₁₀ (Eg = 2.6 eV，λ> 420 nm) 等在可见光下具有催化活性。目前这类可见光催化剂应用于光解水的研究进行得较多，但关于这些材料有关特性, 如稳定性、效率等的研究甚少；另外钙钛矿型层状结构化合物在可见光作用下其本身的催化活性不是很高，所以始终存在可见光下光催化效率不高、量子产率低的缺点。这些因素使得这类可见光催化剂应用于光催化还原CO₂的研究较少。而卤化银是一种重要的光敏材料，其光吸收范围处于可见光区，具有可见光敏化特性。卤化银极易分解，但是卤化银和TiO₂形成复合材料可使其稳定性增加。如M. R. Elahifard等人2007年报道了Ag/AgBr/TiO₂复合材料在可见光范围内能降解有机物且具有较好的稳定性。目前，AgBr/TiO₂复合材料光催化活性较多地应用于偶氮染料和有机污染物的降解和杀菌等。AgX/TiO₂应用于可见光催化CO₂制备碳氢化合物燃料以及AgX/GP、AgX/EGP、AgX/GO、AgX/CNT、AgX/GAC复合材料未见有报道。

发明内容