【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种应用于光催化co2还原与海水淡化耦合反应的可回收界面载体材料的制备方法，属于光热/光催化材料领域。
技术介绍
1、随着经济和社会的快速发展，全球能源消耗量逐年增加，由此造成的能源短缺问题日益严重。与此同时，化石能源的焚烧会产生大量的co2等温室气体，加剧全球变暖。光催化技术是以太阳光为能量，以半导体材料为催化剂，通过模拟植物的光合作用，将co2和 h2o转化为高附加值的碳氢燃料，既可以减少大气中co2的含量，又可以缓解当前的能源短缺问题。以碳氢燃料为载体，实现大气中碳的循环利用，有助于“双碳”目标的实现。此外，水是社会可持续发展的基础性宝贵自然资源，严重的淡水资源短缺是制约现代社会可持续发展的瓶颈之一。太阳能驱动的界面海水淡化是将吸收的太阳辐射能量定位到光热材料表面，从而加快海水蒸发，是解决淡水资源短缺最有潜力的技术之一。
2、光催化与太阳能海水淡化两种技术都是以太阳光为能量，但是目前二者的反应过程绝大多数是分开进行的。本专利以天然杉木为载体、聚多巴胺（pda）为光热材料、bi19br3s27/bi2wo6（bbs/bwo）异质结为催化剂，设计一种可回收的界面载体材料，实现太阳能海水淡化与光催化co2还原的同步进行。一方面，pda作为良好的光热材料，通过修饰杉木加快载体与水界面处的太阳能海水蒸发速率；另一方面，杉木表面负载的催化剂在光照下产生电子-空穴对，其中光生空穴可以通过氧化反应裂解界面处的水蒸气产生质子，光生电子可以利用co2与质子，通过还原反应将co2转化为co。在界面载体材料的作用下，实现
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于设计出一种应用于光催化co2还原与海水淡化耦合反应的可回收界面载体材料的制备方法。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种应用于光催化co2还原与海水淡化耦合反应的可回收界面载体材料，其特征在于，所述材料通过杉木圆片、多巴胺、去离子水、无水乙醇、高锰酸钾、五水合硝酸铋（bi(no3)3·5h2o）、二水合钨酸钠（na2wo4·2h2o）、十六烷基三甲基溴化铵（ctab）、溴化铋（bibr3）、硫脲、乙二胺四乙酸制备得到。
4、步骤1：将多巴胺和高锰酸钾分别溶解于去离子水中。在搅拌下逐滴滴加，将高锰酸钾溶液逐滴加入至多巴胺溶液中，在室温下搅拌2-4 h。搅拌完成后，利用高速离心机收集产生的沉淀物，用水洗涤3次后在真空干燥箱中60-100 ℃加热6-12 h即可得到pda粉末；
5、步骤2：将一定的pda粉末加入去离子水中，超声30-90 min得到均匀的pda分散液。然后在pda分散液中加入直径为4 cm的杉木圆片，在60-100 °c加热2 h。取出干燥后即可得到pda修饰的杉木载体；
6、步骤3：称取一定量的bibr3、硫脲、乙二胺四乙酸，溶解于无水乙醇中，磁力搅拌0.5-2 h后，将溶液转移至100 ml聚四氟乙烯不锈钢高压釜中，在120-180 ℃下反应24-72h。反应结束后，待反应釜完全冷却到室温，离心收集沉淀，并依次用去离子水和无水乙醇分别洗涤3次，将得到的样品在60-100 ℃下真空干燥6-12 h，即可得到bi19br3s27粉末。
7、步骤4：称取一定量的五水合硝酸铋（bi(no3)3·5h2o）与二水合钨酸钠（na2wo4·2h2o）溶解于去离子水中，搅拌30 min后，加入一定量的表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（ctab）、步骤2得到的pda修饰的杉木、步骤3得到的bi19br3s27粉末，继续搅拌30 min。搅拌完成后，将上述悬浊液转移到聚四氟乙烯不锈钢高压釜中，在120-180 ℃下反应24-72 h。待反应釜完全冷却到室温，取出杉木圆片，并依次用去离子水和无水乙醇分别洗涤3次，最后将得到的杉木在60-100 ℃下干燥12 h，即可得到最终的界面载体材料。
8、进一步地，步骤1中多巴胺的质量为50-500 mg，高锰酸钾的质量为10-100 mg，去离子水的用量为2-100 ml。
9、进一步地，步骤2中pda粉末的质量为50-500 mg，去离子水的用量为100-500 ml。
10、进一步地，步骤3中bibr3的物质的量为2-8 mmol、硫脲的物质的量为2-6 mmol、乙二胺四乙酸的质量为50-500 mg，无水乙醇的用量为40-80 ml。
11、进一步地，步骤4中bi(no3)3·5h2o 的物质的量为2-5 mmol，na2wo4·2h2o的物质的量为0.5-2 mmol，ctab的质量为10-100 mg，bi19br3s27粉末的质量为0.1-3 g，去离子水的用量为40-80 ml。
12、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
13、光催化与太阳能海水淡化反应均以太阳光为能量，但是目前二者的反应过程绝大多数是分开进行的。本专利技术聚多巴胺（pda）与bi19br3s27/bi2wo6（bbs/bwo）异质结分别作为光热材料与光催化剂。通过修饰天然杉木制备得到可应用于光催化co2还原与海水淡化耦合反应的界面载体材料。一方面，pda作为良好的光热材料，通过修饰杉木加快载体与水界面处的太阳能海水蒸发速率；另一方面，杉木表面修饰的催化剂在光照下可以产生载流子，其中光生空穴可以通过氧化反应裂解界面处的水蒸气产生质子，光生电子可以利用co2与产生的质子，通过还原反应将co2转化为co。在界面载体材料的作用下，实现液-固模式的太阳能海水淡化与气-固模式的光催化co2还原的耦合反应。此外，本专利技术设计的界面载体以天然杉木为基底，反应结束后回收简单，不会造成二次污染，且载体材料可以重复利用，节省反应成本。
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1.一种应用于光催化CO2还原与海水淡化耦合反应的可回收界面载体材料的制备方法，其特征在于：可回收界面载体材料通过杉木圆片、多巴胺、去离子水、无水乙醇、高锰酸钾、五水合硝酸铋Bi(NO3)3·5H2O、二水合钨酸钠Na2WO4·2H2O、十六烷基三甲基溴化铵CTAB、溴化铋BiBr3、硫脲、乙二胺四乙酸制备得到，制备方法如下：
2.根据权利要求1所述的一种应用于光催化CO2还原与海水淡化耦合反应的可回收界面载体材料的制备方法，其特征在于：步骤1中多巴胺的质量为50-500 mg，高锰酸钾的质量为10-100 mg，去离子水的用量为2-100 mL。
3.根据权利要求1所述的一种应用于光催化CO2还原与海水淡化耦合反应的可回收界面载体材料的制备方法，其特征在于：步骤3中BiBr3的物质的量为2-8 mmol、硫脲的物质的量为2-6 mmol、乙二胺四乙酸的质量为50-500 mg，无水乙醇的用量为40-80 mL。
4.根据权利要求1所述的一种应用于光催化CO2还原与海水淡化耦合反应的可回收界面载体材料的制备方法，其特征在于：步骤4中Bi(NO3
...【技术特征摘要】
1.一种应用于光催化co2还原与海水淡化耦合反应的可回收界面载体材料的制备方法，其特征在于：可回收界面载体材料通过杉木圆片、多巴胺、去离子水、无水乙醇、高锰酸钾、五水合硝酸铋bi(no3)3·5h2o、二水合钨酸钠na2wo4·2h2o、十六烷基三甲基溴化铵ctab、溴化铋bibr3、硫脲、乙二胺四乙酸制备得到，制备方法如下：
2.根据权利要求1所述的一种应用于光催化co2还原与海水淡化耦合反应的可回收界面载体材料的制备方法，其特征在于：步骤1中多巴胺的质量为50-500 mg，高锰酸钾的质量为10-100 mg，去离子水的用量为2-100 ml。
3.根据权利要求1所述的一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：张原原，吕行，殷佑，娄世烨，刘嘉伟，李锦铖，史林兴，张东恩，
申请(专利权)人：江苏海洋大学，
类型：发明
国别省市：
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