[发明专利]一种银掺杂钒酸铜复合光催化材料及其制备方法和作为还原二氧化碳光催化剂的应用

说明书

本发明公开了一种银掺杂钒酸铜复合光催化材料及其制备方法和作为还原二氧化碳光催化剂应用。银掺杂钒酸铜复合光催化材料由银离子掺杂在纳米带状CuVsubgt;2/subgt;Osubgt;6/subgt;晶体中构成，其制备方法是将含有钒源、铜源和银源的水溶液通过水热反应一步合成。该复合光催化材料在可见光照射下对二氧化碳还原表现出高催化活性和稳定性，能够将二氧化碳高选择性转化成一氧化碳，且该复合光催化材料的制备过程简单，环保，有利于大规模生产。

技术领域

本发明涉及一种光催化材料，具体涉及一种银掺杂钒酸铜复合光催化材料，还涉及一种通过一步水热制备银掺杂钒酸铜复合光催化材料的方法，以及涉及一种银掺杂钒酸铜复合光催化材料在可见光催化还原二氧化碳方面的应用，属于二氧化碳还原技术领域。

背景技术

经历了150多年的工业化发展，温室气体浓度持续上升，全球平均气温也随之增加。不可持续资源的持续利用和二氧化碳等的温室气体的排放使得绿色可持续发展受到阻碍。随着“碳中和”的提出和解决能源短缺问题，开发新能源，改善能源结构是当今最热的话题之一。相比传统的化石能源，新能源如太阳能，风能，潮汐能等的有效利用能够很好的实现可持续发展的目标。太阳能的利用极大引起了研究学者的兴趣。利用太阳能可以进行析氢，产氧，CO₂还原，有机物降解。光催化还原CO₂为我国实现碳中和提供了一个解决方案。光催化还原二氧化碳可以将CO₂还原成CO、CH₄以及多碳有机物等化学燃料，其具有低能耗、绿色环保、简单便捷等优势。所以，从长远角度来看，具有重要的实际意义和科研价值。

过渡金属钒酸铜作为一类重要的材料，近年来在电极材料方面有广泛的应用。在过渡金属一系列的钒酸盐当中，CuV₂O₆是一种n型半导体，带隙宽度约为 2.02eV，对大部分的可见光响应，在光催化方面具有潜在的应用前景。到目前为止，有关CuV₂O₆光催化的研究还少有报道。且纯相CuV₂O₆因为光生电子和空穴易复合，光催化活性不是很高，而掺杂是一种常见且简单的改性策略，通过掺杂可改变材料局部的电子密度以及排布，同时造成一定的晶体尺寸变化以及缺陷的产生，从而影响光吸收能力和光生载流子的分离效率，也就是局部微观晶格变化所引起的一系列光电特性和产物性能的变化。但到目前为止，还未见采用金属银来掺杂CuV₂O₆以改善其光催化活性的相关报道。

发明内容

针对现有的技术存在的不足，本发明的第一个目的是提供一种银掺杂钒酸铜复合光催化材料，该复合光催化材料具有均匀的纳米带状结构，晶体结构完整，且在可见光照射下对二氧化碳还原表现出高催化活性和稳定性，能够将二氧化碳高选择性转化成一氧化碳。

本发明的第二个目的是在于提供一种简易、环保、经济的制备所述银掺杂钒酸铜复合光催化材料的方法。

本发明的第三个目的是在于提供一种银掺杂钒酸铜复合光催化材料在可见光催化还原二氧化碳转化成一氧化碳方面的应用，该复合光催化材料表现出可见光利用效率高、光生电子和空穴复合率低、对二氧化碳可见光催化还原具有较高催化活性和稳定性，能够将二氧化碳高选择性转化成一氧化碳。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种银掺杂钒酸铜复合光催化材料，其由银离子掺杂在纳米带状CuV₂O₆晶体中构成。

本发明的银掺杂钒酸铜复合光催化材料由于银离子掺杂使得钒酸铜的光电特性发生变化，对可见光的响应增强，并且有利于提高光生电子和空穴的分离效率，提高了光催化还原CO₂的性能与稳定性，能够实现二氧化碳的高效可见光催化还原转化成一氧化碳。