[发明专利]一种复合光催化剂GO@CexYbyO2、其制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种光催化剂，特别涉及一种复合光催化剂GO@Ce_xYb_yO₂、其制备方法及应用，属于光催化技术领域。

背景技术

近年来，利用太阳能光催化还原二氧化碳为有机燃料小分子已经成为研究的热点。TiO₂是一种常见的光催化剂，可以将CO₂光催化还原为有机燃料分子。但是TiO₂只能吸收紫外光，因此对太阳能的利用率较低。CeO₂是一种稀土金属元素氧化物半导体材料，其晶格氧离子容易缺失，导致CeO₂晶体中的电子浓度较高，容易形成Ce³⁺。这种独特的性质使得氧化铈的能带结构更易调控，因此该半导体材料与TiO₂相比具有更高的太阳能利用率，更快的电子转移速率，更低的空穴/电子复合率，更高的光催化活性。然而，纯C_eO₂的带隙比较大，对太阳能中的可见光利用率十分有限，因此有必要对其进行改性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的主要目的在于提供一种复合光催化剂GO@Ce_xYb_yO₂、其制备方法及应用。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

在一些实施例中提供了一种复合光催化剂，所述复合光催化剂包括层状的氧化石墨烯和分布于所述氧化石墨烯表面的Ce_xYb_yO₂颗粒，其中所述Ce_xYb_yO₂中x的取值范围为0<x<1，y的取值范围为0.01<y<1，且所述复合光催化剂的禁带宽度为3.16-2.85eV。

在一些实施例中提供了一种上述的复合光催化剂的制备方法包括：将可溶性铈盐、可溶性镱盐溶解和碱性溶液混合搅拌至沉淀为亮黄色，得到混合液与氧化石墨烯悬浊液混合后于160- 180℃下水热反应8-6h，制得所述复合光催化剂。

在一些实施例中提供了上述的复合光催化材料于光催化二氧化碳为甲醇中的应用。

与现有技术相比，本发明的优点包括：

(1)本发明的复合光催化剂，包括层状的氧化石墨烯和分布于所述氧化石墨烯表面的 Ce_xYb_yO₂颗粒，所述Ce_xYb_yO₂颗粒的禁带宽度为3.16-2.97eV，复合氧化石墨烯之后，所述复合光催化剂的禁带宽度进一步减小为2.85eV，导致吸收光谱红移，增大了对太阳能的利用率，且氧化石墨烯的加入进一步加速了光催化反应过程中光生电子和光生空穴对的分离，提高光催化还原二氧化碳为甲醇的产率。

(2)本发明的复合光催化剂的制备方法，采用氧化石墨烯悬浊液代替传统的贵金属，节约了成本，且光催化剂制备过程简单，制得光催化剂对光催化还原二氧化碳为甲醇的选择性较高。

附图说明

图1是本发明一较为具体的实施例中的反应机理图；

图2a是本发明实施例1中氧化石墨烯的透射电镜图，图2b-图2d是本发明实施例1中不同尺度下氧化石墨烯复合镱掺杂氧化铈材料(GO@Ce_xYb_yO₂)的透射电镜图；

图3是本发明实施例1中氧化铈(CeO₂)、镱掺杂氧化铈材料(Ce_xYb_yO₂)和氧化石墨烯复合镱掺杂氧化铈材料(GO@Ce_xYb_yO₂)的拉曼图谱；

图4是本发明实施例1中氧化铈(CeO₂)、镱掺杂氧化铈材料(Ce_xYb_yO₂)和氧化石墨烯复合镱掺杂氧化铈材料(GO@Ce_xYb_yO₂)的漫反射光谱图；

图5是本发明实施例2中氧化石墨烯复合镱掺杂氧化铈材料(GO@Ce_xYb_yO₂)的XPS宽扫描谱图；