[发明专利]一种单分散金属负载氧化钨纳米线及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种单分散金属负载氧化钨纳米线及其制备方法和应用，将氧化钨纳米线通过浸渍法和可溶性金属盐混合均匀，然后置于H₂/Ar气氛下进行灼烧得到单分散金属/氧化钨；所述金属为Fe、Cu、Co中的至少一种。该催化剂中具有丰富的氧空位，作为电子陷阱中心，有利于氮气的吸附和活化，明显的提升了光催化固氮的活性；同时负载的单分散的金属作为新的氮气吸附位点和活性位点，有利于NRR反应进行，明显提升了光催化固氮性能。

技术领域

本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及一种单分散金属负载氧化钨纳米线及其制备方法和在光催化固氮中的应用。

背景技术

氨，不仅是重要的农业肥料和化工原料，而且是潜在的氢能载体。目前，工业上使用的Haber-Bosch法通常需要在高温高压的条件下才能实现将氮气转化为氨气，这个过程会消耗大量的能量(全世界总能源的1％-2％)，还会排放大量的温室气体。因此，开发绿色清洁的合成氨方法一直是学术界研究的热点。由于N≡N键的键能高达940.95kJ/mol，N≡N键的解离被认为是合成氨的决速步骤。因此，实现N≡N键活化的关键在于催化剂兼具N₂吸附位点和高效活化N≡N键的活性位点。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种单分散的金属负载氧化钨纳米线及其制备方法和在光催化固氮中的应用，该催化剂中具有丰富的氧空位，作为电子陷阱中心，有利于氮气的吸附和活化，明显的提升了光催化固氮的活性。同时负载的单分散的金属作为新的氮气吸附位点和活性位点，有利于NRR反应进行，明显提升了光催化固氮性能。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种单分散金属负载氧化钨纳米线的制备方法，将氧化钨纳米线通过浸渍法和可溶性金属盐混合均匀，然后置于H₂/Ar气氛下进行灼烧得到单分散金属/氧化钨；所述金属为Fe、Cu、Co中的至少一种。

本发明中的W₁₈O₄₉纳米线可采用现有常规方法制得，例如以WCl₆为反应物，以无水乙醇为溶剂，通过溶剂热法合成W₁₈O₄₉纳米线。

作为优选，所述可溶性金属盐为金属的硝酸盐、硫酸盐或氯化物。

作为优选，所述可溶性金属盐中的金属和氧化钨的质量比为0.01-0.08：1；进一步优选为0.02-0.04：1。

作为优选，所述金属为Fe。

作为优选，所述H₂/Ar气氛中，H₂体积占比为5％。

作为优选，灼烧的温度为300℃，时间为60min。

本发明还提供了上述制备方法制得的单分散金属负载氧化钨纳米线。

本发明还提供了上述单分散金属负载氧化钨纳米线的应用，将其用于光催化固氮。

与现有技术相比，本发明的优点：