[发明专利]一种新型0D/3D分级光电极材料及其制备方法和在生产H2

说明书

本发明涉及一种新型0D/3D分级光电极材料及其制备方法和在生产Hsubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;中的应用。将Bi(NOsubgt;3/subgt;)subgt;3/subgt;·5Hsubgt;2/subgt;O溶于无水乙醇，逐滴加入KI水溶液，混合均匀后，于所得混合溶液中加入CuFesubgt;2/subgt;Osubgt;4/subgt;纳米粒子，搅拌2h，转移至高压釜中进行水热反应，不同反应时间得到的产物，经洗涤，干燥，得到CuFesubgt;2/subgt;Osubgt;4/subgt;@BiOI‑110或CuFesubgt;2/subgt;Osubgt;4/subgt;@BiOI‑001。本发明制备的光电催化材料CuFesubgt;2/subgt;Osubgt;4/subgt;@BiOI，用于高效快速Osubgt;2/subgt;还原生产Hsubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;，有助于推动光电催化技术在生产清洁能源领域的应用。

技术领域

本发明属于光电催化生产高附加值化学品技术领域，特别涉及一种新型0D/3D分级光电极材料及其制备方法和在光电催化氧还原生产H₂O₂方面的应用。

背景技术

过氧化氢(H₂O₂)是在能源和环境领域极具吸引力的化学物质之一，是有机合成和环境修复的环保型氧化剂，也是一种很有前景的新型液体燃料，被广泛应用于纺织、环保、食品、造纸、电子、医药等行业。工业上生产H₂O₂以“蒽醌氧化”路线为主，该工艺目前面临诸多弊端，包括运输安全、需要氢气、贵金属催化剂、大量的能量输入、消耗众多有机化学品等。因此，人们迫切需要一种环保的替代方案，以实现良性和经济的H₂O₂生产需求。

光电催化技术是利用可再生的太阳光作为能源，并在电驱动下加快光生载流子的分离，以提高太阳能转换成化学能的转化效率。该技术已被广泛应用在各种催化领域，包括析氢、加氢、析氧、CO₂还原、合成氨及H₂O₂生产等。光电催化生产H₂O₂主要通过阴极的氧还原(ORR)反应进行(O₂+2H⁺+2e^-＝H₂O₂,E(O₂/H₂O₂)＝+0.68V vs.NHE；O₂+e^-→·O₂^-,E＝-0.33Vvs.NHE,·O₂^-+2H⁺+e^-→H₂O₂,E＝+1.44V vs.NHE)。尽管越来越多的光电催化剂被探索出具有通过光电催化产生H₂O₂的能力，但仍然面临着包括光生载流子分离效率低、催化剂表面O₂浓度低及可见光利用低等问题。因此，设计一种具有高效生产H₂O₂的新型光电极材料至关重要。

发明内容

为了解决上述存在的技术问题，本发明提供一种具有高效生产H₂O₂的新型0D/3D分级光电极材料及其制备方法和在生产H₂O₂中的应用。

本发明采用的技术方案是：一种新型0D/3D分级光电极材料，所述0D/3D分级光电极材料是，在主要暴露{110}或{001}晶面的BiOI上负载CuFe₂O₄，得到的光电极材料CFO@BiOI。

进一步的，上述的一种新型0D/3D分级光电极材料，按质量百分比，CuFe₂O₄负载量为3～15％。