一种二氧化碳还原光催化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种二氧化碳还原光催化剂及其制备方法与应用，制备方法，包括如下步骤：将铋盐和铯盐溶于二甲基亚砜中，向其中加入分子筛，混合研磨浸渍，然后加热保温设定时间形成分子筛@Cs3Bi2Br9复合物。制备的分子筛@Cs3Bi2Br9光催化剂具有良好的光生载流子分离和转移效率，受光照射，可以实现光催化还原CO2生成CO，CO的产量为5.62

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化碳还原光催化剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于光催化剂
，具体涉及一种分子筛@Cs3Bi2Br9复合物及其制备方法与应用，该复合物可在气固相中应用于光催化CO2还原。

技术介绍

[0002]这里的陈述仅提供与本专利技术相关的
技术介绍
，而不必然地构成现有技术。
[0003]为了缓解全球变暖，大量的研究工作致力于通过使用可再生能源将CO2还原生成高价值的化学品。其中，光催化CO2还原能够以大气中捕获的CO2为原料将CO2转化成为CO，是CO2转化以及CO合成的良好途径。但目前的光催化剂主要受制于光转化效率低下，无法有很好的应用。而卤化物钙钛矿材料由于其优良的光学性能，收到了广泛关注，被认为是有潜力的可见光光催化材料，但是，铅基卤化物钙钛矿材料由于铅的高毒性阻碍了其大规模应用，而且由于其离子晶体的属性，有着较大的微观尺寸，较大的微观尺寸往往带来较小的比表面积，不利于反应物在催化剂表面的吸附，同时，反应位点较少，不利于光催化反应的进行。此外，其在水相中不稳定。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种分子筛@Cs3Bi2Br9复合物及其制备方法与应用。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种分子筛@Cs3Bi2Br9复合物的制备方法，包括如下步骤：
[0007]将铋盐和铯盐溶于有机溶剂中，向其中加入分子筛，混合浸渍后研磨，使分子筛粉末同溶液充分混合，然后加热保温设定时间形成分子筛@Cs3Bi2Br9复合物。
[0008]第二方面，本专利技术提供一种分子筛@Cs3Bi2Br9复合物，由所述制备方法制备而成。
[0009]第三方面，所述分子筛@Cs3Bi2Br9复合物在光催化还原CO2中的应用。
[0010]上述本专利技术的一种或多种实施例取得的有益效果如下：
[0011]本专利技术中的光催化剂通过化学浸渍、研磨并在烘箱中保温的方法合成，制备方法简单、反应条件温和、成本低、可大规模制备以及无污染，具有较好的应用和产业化价值。
[0012]制备的分子筛@Cs3Bi2Br9光催化剂具有良好的光生载流子分离和转移效率，受光照射，可以实现光催化还原CO2生成CO，CO的产量为5.62
‑
25.4μmol g
‑1h
‑1，相比于纯的铯铋溴，在气相中光催化还原CO2生成CO的性能有2.97
‑
13.4倍的提高。
附图说明
[0013]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0014]图1为实验例1制备的不同Cs3Bi2Br9质量比的MCM
‑
41分子筛@Cs3Bi2Br9光催化剂的XRD图谱，其中a为大角度XRD图谱，b为小角度XRD图谱。
[0015]图2为实验例1制备的50％质量比的Cs3Bi2Br9负载量的比例的其他分子筛@Cs3Bi2Br9光催化剂的XRD图谱(包括SBA
‑
3，SBA
‑
15,MCM
‑
48)，其中a,c,e为大角度XRD图谱，b,d,f为小角度XRD图谱。
[0016]图3为实验例1制备的MCM
‑
41分子筛@Cs3Bi2Br9光催化剂的X射线光电子能谱(XPS)分析，其中a为XPS总谱；b为Cs 3d XPS谱；c为Bi 4f XPS谱；d为Br 3d XPS谱。
[0017]图4为实验例1制备的MCM
‑
41分子筛@Cs3Bi2Br9光催化剂的高角度环形暗场扫描透射电镜(STEM)照片，其中的小颗粒即为Cs3Bi2Br9。
[0018]图5为实验例1制备的MCM
‑
41分子筛@Cs3Bi2Br9光催化剂的光学测试。其中，a为MCM
‑
41分子筛@Cs3Bi2Br9的漫反射光谱，b为MCM
‑
41分子筛@Cs3Bi2Br9的样品颜色。
[0019]图6为实施例1产物的光催化CO2还原性能图；其中a为MCM
‑
41分子筛@Cs3Bi2Br9光催化剂在2h反应时间内在不同测试条件下的CO产量随时间变化的产气量；b为系列MCM
‑
41分子筛@Cs3Bi2Br9光催化剂在可见光照射下的CO产气量，c为5次循环光催化实验，d为用
13
CO2做气体源时的MS图。
[0020]图7为实施例1产物的不同分子筛@Cs3Bi2Br9光催化CO2还原性能图。
[0021]图8为实施例1产物中MCM
‑
41分子筛@Cs3Bi2Br9与对比例1产物的CO2‑
TPD谱。
[0022]图9为实施例1产物MCM
‑
41分子筛@Cs3Bi2Br9在光催化CO2还原过程中的原位红外(FT
‑
IR)谱，以及MCM
‑
41分子筛@Cs3Bi2Br9和纯Cs3Bi2Br9的PL以及TRPL谱。其中，a为MCM
‑
41分子筛@Cs3Bi2Br9在黑暗条件下通入CO2的原位红外谱，b为原位池封闭后MCM
‑
41分子筛@Cs3Bi2Br9在光照条件下的原位红外谱，c为MCM
‑
41分子筛@Cs3Bi2Br9与纯Cs3Bi2Br9光催化剂的荧光发射光谱，d为MCM
‑
41分子筛@Cs3Bi2Br9与纯Cs3Bi2Br9光催化剂的稳态荧光光谱。
[0023]图10为实施例1产物MCM
‑
41分子筛@Cs3Bi2Br9在制备过程中的示意图。
具体实施方式
[0024]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0025]正如
技术介绍
所介绍的，现有技术中存在单一含铅卤化物钙钛矿的有毒，颗粒尺寸较大以及见水容易分解的问题，为了解决以上问题，本专利技术提供了以下技术方案。
[0026]第一方面，本专利技术提供一种分子筛@Cs3Bi2Br9复合物的制备方法，包括如下步骤：
[0027]将铋盐和铯盐溶于有机溶剂中，向其中加入分子筛，混合浸渍后研磨，使分子筛粉末同溶液充分混合，然后加热保温设定时间形成分子筛@Cs3Bi2Br9复合物。
[0028]分子筛作为基底材料，其孔道可以用来限制钙钛矿的生长，增加反应位点。此外，分子筛可以增大光催化剂的比表面积，增加CO2的吸附，促进光生载流子的分离与转移，降低CO2还原的活化能垒，从而提高光催化性能。
[0029]在一些实施例中，所述有机溶剂为二甲基亚砜或N,N
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分子筛@Cs3Bi2Br9复合物的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将铋盐和铯盐溶于有机溶剂中，向其中加入分子筛，混合浸渍后研磨，使分子筛粉末同溶液充分混合，然后加热保温设定时间形成分子筛@Cs3Bi2Br9复合物。2.根据权利要求1所述的分子筛@Cs3Bi2Br9复合物的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为二甲基亚砜或N,N
‑
二甲基甲酰胺；优选的，所述分子筛@Cs3Bi2Br9复合物中，Cs3Bi2Br9的负载量为10％
‑
60％。3.根据权利要求1所述的分子筛@Cs3Bi2Br9复合物的制备方法，其特征在于：所述分子筛@Cs3Bi2Br9复合物中，Cs3Bi2Br9的负载量为45％
‑
55％，优选为50％。4.根据权利要求1所述的分子筛@Cs3Bi2Br9复合物的制备方法，其特征在于：铋盐和铯盐的摩尔比为1.8
‑
2.5：2.5

【专利技术属性】
技术研发人员：王朋，崔子浩，黄柏标，王泽岩，郑昭科，刘媛媛，程合锋，张倩倩，张晓阳，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：