[发明专利]一种有机锌配合物与硫化钼异质结构的催化剂、制法和应用

说明书

本发明公开了一种有机锌配合物与硫化钼异质结构的催化剂、制法和应用，制备包括步骤：步骤1，制备片状硫化钼；步骤2，制备层状有机锌配合物；步骤3，将硫化钼和有机锌配合物分别分散在溶剂中，将含有机锌配合物的溶液滴加至含硫化钼的溶液中反应，经离心、洗涤、干燥、焙烧得到所述催化剂。本发明采用简单混合负载的办法，将两种二维半导体复合形成异质结构，有效解决了COsubgt;2/subgt;和Hsubgt;2/subgt;O的活化问题，同时通过调控两种二维半导体的比例，调控了反应中间体在催化剂表面的吸附能，获得了将近90％的甲醇选择性，为光催化COsubgt;2/subgt;高值转化提供了一种切实可行的研究策略。

技术领域

本发明涉及催化剂材料技术领域，具体涉及一种有机锌配合物与硫化钼异质结构的催化剂、制法和应用。

背景技术

随着全球工业化的发展，社会各界急需各种有机化学品。近年来，过度使用燃料和过量排放二氧化碳引起了化石资源的日益枯竭及温室效应等环境问题的出现，推动以CO₂为主的温室气体减排具有重要的意义。碳捕集与储存是减少二氧化碳排放的重要手段，但其短期内无法从根本上改善二氧化碳的过量排放问题。太阳能作为一种可再生的清洁能源，利用其催化二氧化碳和水反应制甲醇，不仅可以缓解环境压力，还可以生产高附加值的化学品，可作为碳减排的长期发展战略。

但要实现光催化CO₂和H₂O反应高效制备甲醇并非易事。由于CO₂和H₂O都是较为稳定的反应分子，光催化活化CO₂和H₂O依赖于电子-空穴高效分离和电荷快速传递，而高选择性制备甲醇，需要避免CH₄、CO等副产物的产生。二维半导体材料由于富含缺陷，不仅可提供较多的位点用于吸附活化反应物，还可以促进电子的传递效率，加快反应动力学，被广泛地用于光催化反应，但电子-空穴容易快速复合的问题限制了单一二维材料的光活性效率的提升，近年来有学者发现通过将两种半导体材料复合形成异质结或异质结构，可增强整个催化剂的内接电场，从而避免电子-空穴快速复合，提高光催化活性。

但目前常用的TiO₂、ZnO等光催化剂大多带隙较大，只能吸收近UV区域的光。因此，只有一小部分的太阳光被利用，其中许多低禁带间隙的光催化剂，如CdS和Fe₂O₃，表现出较低的稳定性。为了解决这些缺点，必须要研究新型催化剂从而满足未来太阳能驱动的环境和能源技术的需要。

CN111889112A公开了一种MoS₂/Graphene二维材料异质结可见光催化剂的制备方法，通过CVD法在铜箔表面制备单层均匀石墨烯，通过湿法转移把单层石墨烯转移到二氧化硅基底表面，再通过两步CVD生长方法，在石墨烯表面生长MoS₂，制备出MoS₂/Graphene二维材料异质结可见光催化剂，其中，石墨烯具有优异的导电性能，能加速MoS₂表面电子的传输，且异质结能够提高界面处电子空穴的分离效率，将提高复合材料的光电催化效率。但是此专利中MoS₂/Graphene合成所使用的CVD法较为复杂，涉及的合成材料较多，电镀钼箔使其合成能耗增加，且其生长石墨烯及MoS₂的所需温度极高达到1200℃及800℃，与材料绿色合成理念相悖。

CN109759121A公开了一种二维Z型异质结可见光催化剂的制备方法。包括以下步骤：采用热聚合法制备块体g-C₃N₄材料，将其分散于浓盐酸中恒温加热搅拌干燥得到白色粉末A；所得白色粉末A加入到分散剂溶液中并通过超声液相剥离干燥得到白色粉末B；将所得白色粉末B分散于去离子水中，滴加五水硝酸铋和溴化钾的混合溶液，加热搅拌，反应结束后离心所得沉淀干燥后得到二维Z型异质结可见光催化剂。但是此专利中得到的块体g-C₃N₄材料较厚，不利于光的吸收与及传递，且其在催化应用中加入一定量的捕获剂后仍然没有达到理想的活性。