[发明专利]一种Ru/p-Bi11

说明书

本发明属于化学催化材料技术领域，涉及一种Ru/p‑Bisubgt;11/subgt;VOsubgt;19/subgt;/Gr三元复合材料及其制备方法及应用，包括以下步骤：1)制备p‑Bisubgt;11/subgt;VOsubgt;19/subgt;；2)将石墨烯和p‑Bisubgt;11/subgt;VOsubgt;19/subgt;依次分散于水中，水热反应、离心分离，得到p‑Bisubgt;11/subgt;VOsubgt;19/subgt;/Gr复合材料；3)向p‑Bisubgt;11/subgt;VOsubgt;19/subgt;/Gr复合材料中加入三氯化钌溶液，采用原位光沉积法，得到三元复合材料Ru/p‑Bisubgt;11/subgt;VOsubgt;19/subgt;/Gr。本发明制备的三元复合材料复合点位多，增强光催化性能和导电性能，光电催化效率高；在光催化合成氨中，具有较高的选择性和催化性。

技术领域

本发明属于化学催化材料技术领域，涉及一种Ru/p-Bi₁₁VO₁₉/Gr三元复合材料及其制备方法及应用。

背景技术

氨(NH₃)，作为人类社会不可或缺的化学原料，在工业和农业中发挥着重要作用。然而，商业NH₃合成主要通过Haber-Bosch(HB)工艺在苛刻的反应条件(650-750K，150-350bar)下实现。前体(H₂和N₂)的制备和压缩消耗了全球约2％的化石燃料，这导致了大量温室气体的排放。因此，开发一种高效且可持续的NH₃合成路径是当今社会所关注的重点话题之一。迄今为止，已经提出了各种先进的方法来促进N₂转化为NH₃，例如生化、电化学、光催化和光电化学(PEC)；这些技术不会产生大量CO₂，特别是光电催化N₂还原反应(PEC NRR)，由于光催化和电化学在NH₃合成中的协同作用，通常表现出显著的催化性能，这引起了我们进一步探索的极大兴趣。

由于N₂是一种极其稳定的分子，因此设计具有优异的N₂吸附/活化能力的光电材料至关重要。近年来，随着光电阴极材料出现丰富的反应位点为PEC NRR领域提供了新的机遇和挑战。迄今为止，在NRR领域基于V元素的一系列材料已经被报道了；钒，作为固氮酶的主要成分在自然界N₂循环中起重要作用，它与Bi可以有效地积极抑制HER竞争反应。同时，作为一种过渡金属元素，V的未占据3d轨道也为N₂吸附提供了极大的便利，并作为光生电子从催化剂转移到N₂分子的桥梁。石墨烯，一种零带隙半导体，具有高导热性、大表面积、高度灵活的结构以及高电性能等独特的特性。它是一个单一的二维sp²-C纳米片，与半导体的耦合对于许多应用来说是一个非常有吸引力的主题，例如从CO₂转化制备燃料，污染物降解和水分解等等。

现有合成氨光催化剂在电子-空穴分离、量子效率、催化选择性以及N₂吸附和解离的效率等方面存在较多的问题，这些问题至今仍未得到解决，现有的合成氨光催化剂对光谱的响应范围较小。

Bi₁₁VO₁₉是锚定V和Bi元素的理想矩阵，因为它具有低成本和优越的物理化学性质，并已在光(电)催化等领域得到广泛的应用。但p-Bi₁₁VO₁₉还未曾被制备并研究，也因此面临许多挑战和无限可能。

发明内容

本发明的目的是提供一种Ru/p-Bi₁₁VO₁₉/Gr三元复合材及其制备方法，复合点位多，增强光催化性能和导电性能，光电催化效率高；在光催化合成氨中，具有较高的选择性和催化性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：