【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光催化材料合成技术与应用，具体涉及氧化铟-五氧化二铌复合纳米纤维梯型异质结光催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、二氧化碳(co2)的过量排放破坏了自然碳循环，导致了严重的环境污染问题，并加剧了温室效应。太阳能是一种清洁无污染、取之不尽用之不竭的可再生能源，然而其昼夜/季节变化大、不易存储。利用廉价、高效的光催化技术，将co2转化为具有高附加值的太阳能燃料，是解决上述问题最有前景的策略之一。
2、五氧化二铌(nb2o5)是一种无毒、稳定的氧化物，其导带位置较高，具有较强的还原能力，在光催化领域引起了极大的关注。初步密度泛函理论计算表明，与游离的co2分子相比，吸附在nb2o5上的co2分子的键长和键角都会发生变化，且co2中的两个氧原子可以与nb2o5中的nb原子形成化学键，表明nb2o5在co2光还原过程中具有吸附并活化稳定的co2分子的巨大潜力。然而，单一的nb2o5中光生电子和空穴复合速率较快，导致光催化效率较低。
3、氧化铟(in2o3)具有较窄的禁带宽度(约2.9ev)和可见光吸收特性。与nb2o5相比，in2o3的能带位置相对较低，氧化能力较强，更倾向于作为一种氧化型光催化剂。
4、如何利用好in2o3与nb2o5的本征特性与优势，通过简单的一步法策略将两相耦合构建复合纳米纤维梯型异质结光催化剂，既可以实现光生电子和空穴在空间上的高效分离，又保留了还原氧化能力较强的光生载流子参与光催化反应，用于促进光催化co2，助力实现“双碳”目标，是目前实现绿色发展亟待解决的技
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对现有技术的上述不足，提供氧化铟-五氧化二铌复合纳米纤维梯型异质结光催化剂及其制备方法和应用。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
3、本专利技术的第一目的是提供一种氧化铟-五氧化二铌复合纳米纤维梯型异质结光催化剂的制备方法，包括以下具体步骤：
4、步骤s1，氧化铟纳米纤维前驱体溶液的配制：将铟源溶解在n,n-二甲基甲酰胺中，再加入高分子聚合物并搅拌至溶解，得氧化铟纳米纤维前驱体溶液；
5、步骤s2，五氧化二铌纳米纤维前驱体溶液的配制：将铌源溶解在水中，搅拌至溶解，得五氧化二铌纳米纤维前驱体溶液；
6、步骤s3，氧化铟-五氧化二铌复合纳米纤维前驱体溶液的配制成：将步骤s2得到的五氧化二铌纳米纤维前驱体溶液加入到步骤s1得到的氧化铟纳米前驱体溶液中，搅拌混合均匀，得氧化铟-五氧化二铌复合纳米纤维前驱体溶液；
7、步骤s4，氧化铟-五氧化二铌复合纳米纤维前驱体的合成：将步骤s3得到的前驱体溶液通过静电纺丝方法得到无定型的氧化铟-五氧化二铌复合纳米纤维前驱体；
8、步骤s5，氧化铟-五氧化二铌复合纳米纤维梯型异质结光催化剂的晶化处理：将步骤s4收集到的无定型的氧化铟-五氧化二铌复合纳米纤维在空气气氛下进行煅烧，得到晶化的淡黄色的氧化铟-五氧化二铌复合纳米纤维梯型异质结光催化剂。
9、进一步的，步骤s1中，铟源与n,n-二甲基甲酰胺的质量比为1:10～1:50，所述的铟源为硝酸铟水合物或醋酸铟水合物；所述的高分子聚合物为聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯吡咯烷酮的分子量为90000或1300000；聚乙烯吡咯烷酮与n,n-二甲基甲酰胺的质量比为1:2～1:10。
10、进一步的，步骤s2中，铌源为铌酸铵草酸盐水合物或乙氧基铌或水合草酸铌，铌源与铟源的摩尔比为1:100～30:100，铌源与水的质量比为1:10～1:100。
11、进一步的，步骤s3中，所述的五氧化二铌纳米纤维前驱体溶液与氧化铟纳米前驱体溶液混合后搅拌的时间为12～24小时。
12、进一步的，步骤s4中，所述的静电纺丝过程中，纺丝针头和接收板的距离保持10～20cm，电压为10～20kv，纺丝速率为0.1～1.0ml h-1。
13、进一步的，步骤s5中，所述的煅烧的温度为400～800℃，时间为1～4小时。
14、本专利技术第二目的是提供采用上述的制备方法制得的氧化铟-五氧化二铌复合纳米纤维梯型异质结光催化剂。
15、进一步的，所述氧化铟-五氧化二铌复合纳米纤维结构的直径约为50～100nm；五氧化二铌和氧化铟在复合纳米纤维中的摩尔比为(1～30):100。
16、本专利技术的第三目的是提供一种采用上述的氧化铟-五氧化二铌复合纳米纤维梯型异质结光催化剂在催化还原co2中的应用。
17、本专利技术的第四目的是提供一种催化还原co2的方法，在紫外可见光下，采用如权利要求7或8所述的氧化铟-五氧化二铌复合纳米纤维梯型异质结光催化剂，将co2还原成co。
18、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
19、(1)本专利技术提供的一种氧化铟-五氧化二铌复合纳米纤维梯型异质结光催化剂的制备方法，该方法通过简单的一步静电纺丝技术，制备氧化铟-五氧化二铌复合纳米纤维梯型异质结光催化剂。具体是先配制氧化铟静电纺丝前驱体溶液，再配制五氧化二铌静电纺丝前驱体溶液，将两者混合搅拌得到氧化铟-五氧化二铌混合静电纺丝前驱体溶液，通过静电纺丝技术得到氧化铟-五氧化二铌前驱体；将得到的氧化铟-五氧化二铌前驱体在空气中高温煅烧获得晶化的氧化铟-五氧化二铌复合纳米纤维梯型异质结光催化剂。该复合纳米纤维梯型异质结光催化剂在紫外可见光的照射下表现出增强的co2还原活性及co选择性。
20、(2)本专利技术提供的一种氧化铟-五氧化二铌复合纳米纤维梯型异质结光催化剂，在氧化铟-五氧化二铌梯型异质结光催化剂体系中，氧化铟是氧化型光催化剂，五氧化二铌是还原型光催化剂，通过一步法将氧化铟与五氧化二铌耦合构建梯型异质结复合光催化剂，实现了五氧化二铌导带上还原能力较强的光生电子和氧化铟价带上氧化能力较强的光生空穴的空间分离，从而参与光催化反应，又得益于co2分子在五氧化二铌表面的高效吸附与活化，该催化剂更有利于增强co2还原活性，使co2转化为co。
21、(3)本专利技术的方法工序简单、操作方便、原料易得、无需复杂设备、生产成本低廉，非常适合于规模化工业生产。
22、(4)本专利技术提供的氧化铟-五氧化二铌复合纳米纤维材料中氧化铟与五氧化二铌之间构成了梯型异质结构，使得五氧化二铌导带上还原能力较强的光生电子与氧化铟价带上氧化能力较强的光生空穴得到有效分离，同时，co2分子在催化剂表面可以高效吸附与活化，由此，氧化铟-五氧化二铌复合纳米纤维材料在co2光还原方面表现出优异的活性，对缓解日益严重的能源短缺与环境污染问题、助力实现“双碳”目标提供新的思路。
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1.一种氧化铟-五氧化二铌复合纳米纤维梯型异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，铟源与N,N-二甲基甲酰胺的质量比为1:10～1:50，所述的铟源为硝酸铟水合物或醋酸铟水合物；所述的高分子聚合物为聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯吡咯烷酮的分子量为90000或1300000；聚乙烯吡咯烷酮与N,N-二甲基甲酰胺的质量比为1:2～1:10。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，铌源为铌酸铵草酸盐水合物或乙氧基铌或水合草酸铌，铌源与铟源的摩尔比为1:100～30:100，铌源与水的质量比为1:10～1:100。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述的五氧化二铌纳米纤维前驱体溶液与氧化铟纳米前驱体溶液混合后搅拌的时间为12～24小时。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述的静电纺丝过程中，纺丝针头和接收板的距离保持10～20cm，电压为10～20kV，纺丝速率为0.1～1.0mL h-1。
6.如
7.一种采用如权利要求1-6中任一项所述的制备方法制得的氧化铟-五氧化二铌复合纳米纤维梯型异质结光催化剂。
8.如权利要求7所述的氧化铟-五氧化二铌复合纳米纤维梯型异质结光催化剂，其特征在于，所述氧化铟-五氧化二铌复合纳米纤维结构的直径约为50～100nm；五氧化二铌和氧化铟在复合纳米纤维中的摩尔比为(1～30):100。
9.如权利要求7或8所述的氧化铟-五氧化二铌复合纳米纤维梯型异质结光催化剂在催化还原CO2中的应用。
10.一种催化还原CO2的方法，其特征在于，在紫外可见光下，采用如权利要求7或8所述的氧化铟-五氧化二铌复合纳米纤维梯型异质结光催化剂，将CO2还原成CO。
...【技术特征摘要】
1.一种氧化铟-五氧化二铌复合纳米纤维梯型异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，铟源与n,n-二甲基甲酰胺的质量比为1:10～1:50，所述的铟源为硝酸铟水合物或醋酸铟水合物；所述的高分子聚合物为聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯吡咯烷酮的分子量为90000或1300000；聚乙烯吡咯烷酮与n,n-二甲基甲酰胺的质量比为1:2～1:10。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，铌源为铌酸铵草酸盐水合物或乙氧基铌或水合草酸铌，铌源与铟源的摩尔比为1:100～30:100，铌源与水的质量比为1:10～1:100。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述的五氧化二铌纳米纤维前驱体溶液与氧化铟纳米前驱体溶液混合后搅拌的时间为12～24小时。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s4中，所述的静电纺丝过...
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