[发明专利]一种还原二氧化碳为有机酯的复合光催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

 本发明涉及复合光催化剂的制备技术，尤其是一种还原二氧化碳为有机酯的复合光催化剂及其制备技术。

背景技术

光催化还原CO₂，利用洁净、永恒、无价的太阳能，其反应过程简便易控，因此成为人们致力研究的一个重要方向。光催化还原CO₂是光催化剂在光的照射下，利用光电效应把光能转化为电能，将CO₂转化为HCOOH、HCHO、CH₃OH、CH₄等物质，既能消除CO₂对环境的影响，同时将CO₂转换成化工原料，这样既有利于人类环境保护又缓解了能源危机。同时，寻找高催化活性和高选择性的光催化剂已成为近年来人们致力解决的问题。

目前研究中还存在的问题在于各种光催化剂的催化效率较低，距离推广实际应用还有一点差距；其次传统的光催化材料只能利用短波长的紫外光，太阳光利用率和量子效率低。樊君等，参见：石油化工. 2009;38(7):789-794，研究了Fe³⁺掺杂纳米TiO₂催化剂光催化还原CO₂/H₂O体系生成甲醇，Na₂SO₃作为空穴捕获剂，NaOH作为反应环境，甲醇产率达308.76μmol/h/g·cat，其催化活性仍较低。所以，开发新型具有高活性和宽光谱响应(包括紫外及可见光)的新型纳米光催化材料为主要的研究方向。

本发明以NaNbO₃和硫化物固溶体Zn_0.42Cd_0.58S作为光催化剂，研制出具有耦合光催化活性的异质结型光催化剂NaNbO₃-Zn_0.42Cd_0.58S，提高了光催化活性，获得了高的甲酸甲酯收率。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种还原二氧化碳为有机酯的复合光催化剂及其制备方法，制备方法简单、操作简便，所制得的复合光催化剂以甲醇为溶剂在紫外光照射下光催化将CO₂还原为甲酸甲酯，具有很高的光催化活性，可有效的将CO₂还原。

本发明的技术方案：

一种还原二氧化碳为有机酯的复合光催化剂，化学式表示为NaNbO₃-Zn_0.42Cd_0.58S，其由斜方晶NaNbO₃以及附在表面的Zn_0.42Cd_0.58S颗粒构成，该催化剂的XRD衍射峰与NaNbO₃、ZnS及CdS的衍射峰基本吻合，无其他杂质峰产生。

一种所述还原二氧化碳为有机酯的复合光催化剂的制备方法，以NaNbO₃和硫化物固溶体Zn_0.42Cd_0.58S作为光催化剂，采用水热法制备NaNbO₃-Zn_0.42Cd_0.58S复合型光催化剂，步骤如下：

1）采用水热法制备NaNbO₃光催化剂

将氢氧化钠溶入去离子水中搅拌0.5小时，得到氢氧化钠溶液，将五氧化二铌加入上述氢氧化钠溶液中，磁力搅拌2小时使其混合均匀后，得到溶液a；将上述溶液a移入水热釜中，然后置于恒温干燥箱中，在180^oC下恒温晶化24h，得到溶液b；待水热釜温度降至室温，将溶液b的上清液倒入废液瓶中，将下部的悬浊液倒入离心管中，用去离子水反复离心洗涤6-7次，得到NaNbO₃光催化剂粗品；将上述NaNbO₃光催化剂粗品置于恒温干燥箱中，在80^oC下恒温干燥6h，然后将所得固体研磨成粉末，即可制得NaNbO₃光催化剂；

2）采用水热法制备NaNbO₃-Zn_0.42Cd_0.58S复合型光催化剂