[发明专利]一种三明治结构催化剂、空间分离双助剂结构光催化剂及制备方法和应用

权利要求书

1.一种空间分离双助剂结构光催化剂，包括三明治结构催化剂和负载于所述三明治结构催化剂表面的氧化助剂；

所述氧化助剂为纳米级金属氧化物，所述氧化助剂中金属元素为锰、钌、钴或镍，所述氧化助剂的负载量为0.5～2.5wt％，所述氧化助剂的尺寸为1～100nm；

所述三明治结构催化剂的制备方法，包括以下步骤：

以碳纳米材料为模板，利用原子层沉积法在所述碳纳米材料的外表面沉积形成第一氧化物纳米层，所述第一氧化物纳米层的化学组成包括二氧化钛或氧化锌；

利用原子层沉积法在所述第一氧化物纳米层的外表面沉积形成氧化物纳米粒子层，所述氧化物纳米粒子层的化学组成包括铜的氧化物、镍的氧化物或铂的氧化物；

利用原子层沉积法在所述氧化物纳米粒子层的外表面沉积形成第二氧化物纳米层，得到第一催化剂前体，所述第二氧化物纳米层的化学组成包括二氧化钛或氧化锌；

将所述第一催化剂前体进行煅烧处理，以在去除所述第一催化剂前体中碳纳米材料的同时使得第一氧化物纳米层和第二氧化物纳米层结晶化，得到第二催化剂前体；

对所述第二催化剂前体中的氧化物纳米粒子层进行还原处理，在第一氧化物纳米层和第二氧化物纳米层之间形成金属纳米粒子，得到三明治结构催化剂，所述金属纳米粒子包括纳米铜、纳米镍或纳米铂；

所述第一氧化物纳米层和第二氧化物纳米层的总厚度为10～22nm，所述第一氧化物纳米层的内径为20～150nm；所述纳米粒子的粒度≤5nm，所述纳米粒子的负载量为0.1～10.0wt％。

2.根据权利要求1所述的空间分离双助剂结构光催化剂，其特征在于，沉积所述第一氧化物纳米层所用原料包括四异丙醇钛-水体系、四氯化钛-水体系或二乙基锌-水体系；沉积条件包括：温度为100～200℃，压力为10～100Pa。

3.根据权利要求1所述的空间分离双助剂结构光催化剂，其特征在于，沉积所述氧化物纳米粒子层所用原料包括双(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮酸)铜-臭氧体系、二茂镍-臭氧体系或三甲基(甲基环戊二烯基)铂-臭氧体系；沉积条件包括：温度为200～300℃，压力为10～100Pa。

4.根据权利要求1所述的空间分离双助剂结构光催化剂，其特征在于，沉积所述第二氧化物纳米层所用原料包括四异丙醇钛-水体系、四氯化钛-水体系或二乙基锌-水体系；沉积条件包括：温度为100～200℃，压力为10～100Pa。

5.权利要求1～4任一项所述空间分离双助剂结构光催化剂的制备方法，包括原子层沉积法或光化学沉积法；

利用原子层沉积法制备空间分离双助剂结构光催化剂，包括以下步骤：

利用原子层沉积法在三明治结构催化剂的表面沉积氧化助剂，得到空间分离双助剂结构光催化剂；

利用光化学沉积法制备空间分离双助剂结构光催化剂，包括以下步骤：

将氧化助剂对应的前驱体、三明治结构催化剂和溶剂混合，利用原位光沉积法在所述三明治结构催化剂的表面沉积形成氧化助剂，得到空间分离双助剂结构光催化剂。

6.权利要求1～4任一项所述空间分离双助剂结构光催化剂或权利要求5所述制备方法制备得到的空间分离双助剂结构光催化剂在光催化全解水反应或光催化水分解析氢反应中的应用。