[发明专利]一种二维rGO/R-CeO2/CNNS层级结构复合光催化剂的制备方法

说明书

本发明属于能源转化材料制备技术领域，一种用于还原CO₂的二维rGO/R‑CeO₂/CNNS层级结构复合光催化剂的制备方法。本发明包括(1)氧化石墨烯(GO)的制备：采用改良的Hummers方法制备。(2)CNNS和棒状CeO₂的制备通过马弗炉中煅烧三聚氰酸得到CNNS；以Ce(NO₃)₃·6H₂O和NaOH为原材料，采取水热法，得到棒状CeO₂(R‑CeO₂)。(3)R‑CeO₂/CNNS二元复合光催化剂的制备，以及(4)二维rGO/R‑CeO₂/CNNS层级结构复合光催化剂的制备。通过多步法得到的二维rGO/R‑CeO₂/CNNS层级结构复合光催化剂用于紫外光下还原CO₂的用途；本发明所述的制备方法简单、不会造成资源浪费与二次污染的形成，为缓解能源危机提供一种技术。

技术领域

本发明属于能源转化材料制备技术领域，涉及一种二维rGO/R-CeO₂/CNNS层级结构复合光催化剂的制备方法及其应用。

背景技术

全球二氧化碳(CO₂)排放已经引起了广泛的关注，CO₂所引起的温室效应导致严重气候和环境问题，然而CO₂也是一种潜在的碳资源，越来越多的科研者正在进行积极的开发和利用。随着科技的进步，越来越多的方法用于CO₂能源转换，比如电催化，光催化，光电催化，生物转换等方法，把CO₂气体合成化工产品创造了新的条件和可能。目前，一种理想解决CO₂问题的方法是利用太阳能在光致还原的作用下还原CO₂生成碳氢化合物。例如，从CO₂出发可直接还原合成甲烷、甲醇、甲酸、甲酸、低碳烃类及碳酸等有用的化工产品，开发CO₂利用技术，不仅可节约石油、天然气和煤等化石资源，而且变害为宝，减少了CO₂造成的环境污染，具有明显的经济效益和环境效益。

然而，光催化CO₂还原仍然存在着以下问题：光催化剂不够稳定，光吸收效率低，光生电子-空穴易复合，选择性差等缺点。这些问题是阻碍CO₂回收利用的主要原因。设计开发和制备具有高稳定性、高吸附性和高选择性的光催化材料已经成为当前CO₂转换研究方向之一。

发明内容

本发明发现CeO₂具有化学稳定性，无毒，易制备的特点，广泛应用于光催化产氢，CO₂吸附、还原，及甲苯催化燃烧等领域，且由于CeO₂具有合适的还原电位。通过控制水热温度和反应时间合成棒状的氧化铈(R-CeO₂)。但是R-CeO₂单体易团聚，本发明引入氮化碳纳米片(CNNS)来提高R-CeO₂的分散性，为了提高催化剂的稳定性，引入比表面积较大的GO来构筑一种用于CO₂还原的二维rGO/R-CeO₂/CNNS层级结构复合光催化剂。

本发明采用多步法制备出二维rGO/R-CeO₂/CNNS层级结构复合光催化剂。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的。

一种二维rGO/R-CeO₂/CNNS层级结构复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤

(1)氧化石墨烯(GO)制备：

通过现有技术制备氧化石墨烯(GO)。