[发明专利]附着有Bi2

说明书

本发明公开了一种附着有Bi₂O₃基助催化剂的光催化材料及其制备方法，属于功能化复合纳米材料技术领域。其技术方案为：在光催化剂上沉积Pt/rGO，利于从光催化剂界面提取光生电子，降低电荷的复合率；然后在Pt上再沉积一层Bi₂O₃覆盖层，以碳酸盐的形式捕获CO₂，并允许其选择性地光还原为碳氢化合物，同时能最小程度地释放H₂。本发明的方法实验条件温和可控，实用性强，且重现性好，绿色环保，并且原料易得、成本低。

技术领域

本发明涉及功能化复合纳米材料技术领域，具体涉及一种能够提高光催化还原CO₂反应选择性的附着有Bi₂O₃基助催化剂的光催化材料及其制备方法。

背景技术

面对日益增加的人为二氧化碳排放量，光催化还原二氧化碳将成为21世纪最重要的反应之一。如何减少和合理利用排放的大量的二氧化碳气体，引起了环境和能源领域的共同关注。传统的碳捕获和封存技术需要从化石燃料燃烧产生的能量中付出巨大的代价，将不可用的二氧化碳储存在地下深处。然而与碳捕获和封存不同，光催化二氧化碳还原基本上是利用太阳能将二氧化碳回收为可再次使用的碳氢燃料和其他化学原料，在此过程中所需要的能量来自于绿色丰富的太阳光，而且不会产生二次污染。同时这些再生的碳氢化合物重新成为便于运输和利用的能源载体，解决能源短缺的问题。因此，光催化还原二氧化碳技术被认为是目前解决环境和能源问题的最具有前景的绿色技术之一。

与其他人工光合作用系统一样，光催化转化二氧化碳也面临许多挑战。一方面，线性二氧化碳单电子还原形成高活性的弯曲二氧化碳CO₂·^-自由基阴离子需要极高的还原电位(CO₂+e-→CO₂·^-，E°＝-1.90V vs RHE)。另一方面，是克服析氢的竞争反应(2H⁺+2e^-→H₂，E°＝0V vs RHE)，特别是当反应在水介质中进行时，由于其较低的氧化还原电位，光电子不易还原二氧化碳，而易直接还原质子。为了克服这些限制，一种能够增强电荷分离、具有低过电位、高度分散的活性位点以及对二氧化碳还原的高度选择性的助催化剂是必不可少的。同时当助催化剂与光催化材料耦合时，还要求光催化剂的导带带边电位应该比二氧化碳还原所需的电位更负。文献中报道了一些可以用作助催化剂的贵金属如Pt、Ag、RuO₂和Rh_1.32Cr_0.66O₃等，通常用于光催化水分解反应，在CO₂光催化还原的过程中所起的作用并无区别。至今，在调控CO₂还原的选择性方面的工作还比较少，尤其对产物的选择性研究的更少。目前CO₂光催化还原的产物往往取决于光催化剂导带的带边电位，通常的产物主要是一氧化碳，甲烷和甲酸。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种附着有Bi₂O₃基助催化剂的光催化材料及其制备方法，利用沉淀法和光还原法，在具有合适能带结构的BaLa₄Ti₄O₁₅光催化剂上附着由不同的功能单元组成的Bi₂O₃基助催化剂，制备得到高活性和选择性的CO₂光催化还原材料。

本发明的技术方案为：

本发明提供了一种附着有Bi₂O₃基助催化剂的光催化材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将BaLa₄Ti₄O₁₅(BLTO)粉末分散到甲醇和水的混合溶剂中，配制成光催化剂悬浊液备用；