一种Ru/p-Bi制造技术

本发明专利技术属于化学催化材料技术领域，涉及一种Ru/p

【技术实现步骤摘要】
一种Ru/p
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Bi
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VO
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/Gr三元复合材料及其制备方法及应用


[0001]本专利技术属于化学催化材料
，涉及一种Ru/p
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Bi
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/Gr三元复合材料及其制备方法及应用。

技术介绍

[0002]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
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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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]Bi
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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
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Bi
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还未曾被制备并研究，也因此面临许多挑战和无限可能。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种Ru/p
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Bi
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/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。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0008]一种Ru/p
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Bi
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/Gr三元复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0009]1)制备前驱体p
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Bi
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[0010]1.1)将Bi(NO3)3·
5H2O和EDTA
‑
2Na依次加入HNO3溶液中，经超声分散得到A溶液；
[0011]1.2)将NH4VO3和EDTA
‑
2Na依次分散在NaOH溶液中，搅拌至完全溶解得到B溶液；
[0012]1.3)将A溶液和B溶液混合后，温度150～160℃下水热反应10～15h，并经洗涤、干燥，得到p
‑
Bi
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；
[0013]2)制备p
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Bi
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/Gr复合材料
[0014]将石墨烯和步骤1)的p
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Bi
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依次分散于水中，温度90～110℃下水热反应10～15h后，经离心分离，得到p
‑
Bi
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/Gr复合材料；
[0015]3)制备Ru/p
‑
Bi
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/Gr三元复合材料
[0016]向步骤2)的p
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Bi
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/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
‑
Bi
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/Gr。
[0017]进一步的，所述步骤1.1)中，Bi(NO3)3·
5H2O与EDTA
‑
2Na的质量比为1～1.5:1；所述EDTA
‑
2Na与HNO3溶液的质量体积比1g：25～30mL；所述HNO3溶液的浓度为2mol/L。
[0018]进一步的，所述步骤1.2)中，NH4VO3和EDTA
‑
2Na的质量比为1:3～3.5；所述EDTA
‑
2Na与NaOH溶液的质量体积比1g：50～60mL；所述NaOH溶液的浓度为1mol/L。
[0019]进一步的，所述步骤2)中，p
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与石墨烯的质量比为16～2:1；所述p
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与水的质量体积比1g：20～30mL。
[0020]进一步的，所述步骤3)中，三氯化钌溶液的浓度为5mg/mL；所述三氯化钌在p
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/Gr上的担载量为0～90μL。
[0021]进一步的，所述步骤3)中，原位光沉积法的条件是，在可见光光源下照射1.5～2h。
[0022]进一步的，所述可见光光源为氙灯。
[0023]一种所述的制备方法制备的Ru/p
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Bi
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/Gr三元复合材料。
[0024]一种所述的Ru/p
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/Gr三元复合材料在光电催化合成氨中的应用。
[0025]本专利技术的有益效果是：
[0026]1、本专利技术提供的Ru/p
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/Gr三元复合材料，p
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Ru/p
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Bi
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/Gr三元复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)制备前驱体p
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Bi
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1.1)将Bi(NO3)3·
5H2O和EDTA
‑
2Na依次加入HNO3溶液中，经超声分散得到A溶液；1.2)将NH4VO3和EDTA
‑
2Na依次分散在NaOH溶液中，搅拌至完全溶解得到B溶液；1.3)将A溶液和B溶液混合后，温度150～160℃下水热反应10～15h，并经洗涤、干燥，得到p
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；2)制备p
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/Gr复合材料将石墨烯和步骤1)的p
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依次分散于水中，温度90～110℃下水热反应10～15h后，经离心分离，得到p
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/Gr复合材料；3)制备Ru/p
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/Gr三元复合材料向步骤2)的p
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/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
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/Gr。2.根据权利要求1所述Ru/p
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/Gr三元复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1.1)中，Bi(NO3)3·
5H2O与EDTA
‑
2Na的质量比为1～1.5:1；所述EDTA
‑
2Na与HNO3溶液的质量体积比1g：25～30mL；所述HNO3溶液的浓度为2m...

【专利技术属性】
技术研发人员：王其召，王玉营，徐晓红，刘泽骏，丁飞，梅琼，杨贵东，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：