[发明专利]Co@In2

说明书

本发明属于光催化CO₂还原领域，涉及一种Co@In₂O₃/C复合光催化剂及其制备方法和应用，包括步骤：将In‑MIL‑68充分分散在甲醇溶液中，并在搅拌条件下逐滴加入硝酸钴的甲醇溶液，滴加结束后持续搅拌30～60min，然后再逐滴加入2‑甲基咪唑的甲醇溶液，然后在20～25℃下搅拌24～28h，收集沉淀、清洗并干燥后制得ZIF‑67@In‑MIL‑68粉末。制备方法较为简便，成本低且制备条件容易控制。所得Co@In₂O₃/C复合光催化剂具有化学性质稳定，无二次污染，原料易得，且制备成本低廉，用于光催化CO₂还原反应中，具有催化效率高等优点，所以其具有一定的研究和应用价值。

技术领域

本发明属于光催化CO₂还原领域，涉及Co@In₂O₃/C复合光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着工业的进步，能源短缺和环境污染问题日益凸显，这已经成为人类必须面临的两大挑战。化石燃料的过度利用排放出大量的二氧化碳(CO₂)，增强温室效应，致使全球变暖。光催化技术为我们提供了一种理想的能源利用和治理环境污染的方法，这就使得科学家们在能源催化和环境友好应用研究领域进行大量的研究工作，而开发和利用新型有效的光催化剂更是成为21世纪科学研究的重要课题。

MOF材料作为光催化剂的最大优势在于它们具有不同的有机配体和金属- 氧簇的组合，由此形成具有大表面积的多孔结构，提供大量的金属活性位点。与常见的光催化剂类似，MOF基光催化剂同样存在光激发后电子空穴复合速率快以及相应的催化活性差的问题。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术所述现有技术中MOF基光催化剂存在的问题，提供一种Co@In₂O₃/C复合光催化剂及其制备方法和应用。通过煅烧 MOF-MOF材料，生成具有良好匹配带隙和足够接触面积的MOF基衍生物，由此提供强大的驱动力促进光生电荷的转移，制备出的Co@In₂O₃/C复合光催化剂催化效率较高且整个制备过程简易。

为了实现本发明目的，所采用的方案为：

一种Co@In₂O₃/C复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)In-MIL-68的制备：称取硝酸铟水合物[In(NO₃)₃xH₂O]在室温下搅拌溶于二甲基甲酰胺(DMF)中(选用DMF主要是因为金属化合物和有机配体易溶于DMF，同样也考虑到在120度下很多溶剂容易挥发)，随后加入对苯二甲酸 (C₈H₆O₄)，搅拌5～10分钟使其充分溶解，然后在110～120℃的油浴搅拌120～150 min，反应结束且冷却至室温后，进行离心并用无水乙醇洗涤，收集白色沉淀，真空干燥得到产物In-MIL-68，干燥温度优选60℃。

进一步的，步骤(1)中硝酸铟水合物与对苯二甲酸的质量比为1:1。

(2)ZIF-67@In-MIL-68的制备：将步骤(1)中得到的In-MIL-68充分分散在甲醇溶液中，并在搅拌条件下逐滴加入硝酸钴的甲醇溶液，滴加结束后持续搅拌30～60min，然后再逐滴加入2-甲基咪唑的甲醇溶液，然后在20～25℃下搅拌24～28h，收集沉淀、清洗并干燥后制得ZIF-67@In-MIL-68粉末。

作为优选，In-MIL-68、Co(NO₃)₂6H₂O和2-甲基咪唑的质量比为 7-14:10-20:23-46(其中硝酸钴六水合物与2-甲基咪唑的摩尔比进一步优选为 1:4)，进而控制In-MIL-68与ZIF-67的质量比为1-2:1-2。