【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光催化，尤其涉及一种光热催化剂及其制备方法、应用。
技术介绍
1、光催化co2还原是模仿自然光合作用的机制，利用co2和h2o之间的反应产生合成燃料或化学物质。通过掺杂、引入缺陷、与窄带隙半导体复合或加载贵金属，已经探索了一批具有应用前途的催化剂，实现了转换效率成倍地提高。然而，目前的光催化剂载流子分离效果不佳、复合比较严重，性能难以进一步提升。光催化还原co2每小时产生的co的量仅仅停留在微摩尔数量级。因此，光催化还原co2的产业化还有很长的路要走。
2、整合不同的催化系统是提高反应速率和效率、优化能源成本的可行途径。以高纯氢为还原剂的光热催化已被广泛应用于二氧化碳的转化，最终可得到毫摩尔级别的产物。然而，在co2加氢反应中，高纯氢的昂贵制备过程和氢本身的价值能否得到补偿是值得怀疑的。或许，将传统的光催化与新兴的光热加氢相结合，即仅注水(不使用任何牺牲剂)获得氢离子，再辅以低能量辐照和热辅助，实现高效的碳增值转化，可能是寻求最低能耗和最高回报率的首选终极途径。
3、biaobxc(x＝cl，br，i)(如biobr，bi3o4br，bi4o5br2，bi5o7br和bi12o17br2)
4、高效光还原co2具有很大的优势和研究前景。独特的层状结构，即[bi2o2]2+层与双卤素层错开，构建出强大的内置电场，可以提高电子和空穴的分离效率，增强载流子的迁移，降低其复合率，为研发提供了新的方向。
技术实现思路
1、基于上述技术问题，本
2、本专利技术具体方案如下
3、本专利技术目的之一在于，提供了一种光热催化剂，所述光热催化剂为bi@bi5o7br复合纳米管，bi5o7br纳米管具有原子级厚度，bi5o7br纳米管的壁厚为0.8-2.0nm；bi纳米点分散于bi5o7br纳米管内部，平均直径为2-4nm。
4、本专利技术提供的光热催化剂为原子级厚度bi@bi5o7br复合纳米管，这种独特的复合材料在水蒸气存在的情况下，通过光和经济辅助热(＜200℃)的协同作用，可以高效催化co2还原为co，co的产率达到了mmol·g-1·h-1水平，比单独光照条件下的产率提高了一个数量级以上，突破了光照条件下co的μmol·g-1·h-1水平的瓶颈，扣除热能部分后，量子效率高达23.65％，是常温下的45倍；注入热场可以使光激发电子被加热到高能态，这些“热”电子可以通过量子隧道效应克服肖特基势垒，“热”电子可以有效地从bi5o7br nts转移到binds作为电子陷阱，提高电子-空穴对的分离能力；bi5o7br nts的原子级厚度使得光激发载流子易于从内部转移到表面，缩短了电荷转移距离，提高光生载流子的利用率。
5、本专利技术目的之二在于，提供了所述光热催化剂的制备方法，包括：将bi(no3)3·5h2o和pvp的甘露醇溶液与nabr的甘露醇溶液以体积比3-5:1混合，得到混合液；调节混合液的ph至10-12，然后经水热反应得到；所述水热反应温度为120-160℃，保温时间为30-60min。
6、本专利技术分别配制bi(no3)3·5h2o和pvp的甘露醇溶液以及nabr的甘露醇溶液，是为了保证纳米管结构的生成；将bi(no3)3·5h2o、pvp和nabr一起溶解于甘露醇中无法生成空心管状结构。进一步，通过调控水热反应温度和时间，可以得到不同卷曲程度的bi5o7br。水热温度太低或者保温时间太短将不会形成完整的bi5o7br纳米管。水热温度太高或者保温时间太长将会破坏bi5o7br纳米管，在其表面形成孔洞或者直接将纳米管裂解。
7、优选地，所述bi(no3)3·5h2o和pvp的甘露醇溶液中，bi(no3)3·5h2o的质量体积比以mmol/ml计为0.1-1:5-30，pvp的质量体积比以g/ml计为0.05-0.5:5-30。
8、优选地，nabr的甘露醇溶液中，nabr的质量体积比以mmol/ml计为0.1-1:1-10。
9、优选地，调节混合液的ph为11.5；ph调节剂为naoh，naoh的摩尔浓度为1-4m。
10、优选地，将bi(no3)3·5h2o和pvp溶解于甘露醇中，搅拌，得到bi(no3)3·5h2o和pvp的甘露醇溶液。更优选地，搅拌时间为0.5-1h。
11、优选地，将nabr溶解于甘露醇中，搅拌至透明溶液，得到nabr的甘露醇溶液。
12、优选地，甘露醇的浓度为0.05-0.3m。
13、本专利技术目的之三在于，提供了所述光热催化剂在催化还原co2中的应用。
14、本专利技术有益效果：
15、本专利技术提供的光热催化剂为原子级厚度bi@bi5o7br复合纳米管，能够有效提高电子-空穴对的分离能力，缩短了电荷转移距离，提高光生载流子的利用率，能够高效催化co2还原为co，co的产率达到了mmol·g-1·h-1水平。
16、本专利技术提供的光热催化剂的制备方法条件温和，工艺简单，得到的原子级厚度bi@bi5o7br复合纳米管尺寸均匀、可控；应用时，采用h2o作为h+源，不使用任何牺牲剂，低能耗高回报率可应用于还原co2产业化。
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1.一种光热催化剂，其特征在于，所述光热催化剂为Bi@Bi5O7Br复合纳米管，Bi5O7Br纳米管具有原子级厚度，Bi5O7Br纳米管的壁厚为0.8-2.0nm；Bi纳米点分散于Bi5O7Br纳米管内部，平均直径为2-4nm。
2.权利要求1所述光热催化剂的制备方法，其特征在于，包括：将Bi(NO3)3·5H2O和PVP的甘露醇溶液与NaBr的甘露醇溶液以体积比3-5:1混合，得到混合液；调节混合液的PH至10-12，然后经水热反应得到；所述水热反应温度为120-160℃，保温时间为30-60min。
3.根据权利要求2所述的光热催化剂的制备方法，其特征在于，所述Bi(NO3)3·5H2O和PVP的甘露醇溶液中，Bi(NO3)3·5H2O的质量体积比以mmol/mL计为0.1-1:5-30，PVP的质量体积比以g/mL计为0.05-0.5:5-30。
4.根据权利要求2或3所述的光热催化剂的制备方法，其特征在于，NaBr的甘露醇溶液中，NaBr的质量体积比以mmol/mL计为0.1-1:1-10。
5.根据权利要求2-4任一项所述
6.根据权利要求2-5任一项所述的光热催化剂的制备方法，其特征在于，将Bi(NO3)3·5H2O和PVP溶解于甘露醇中，搅拌，得到Bi(NO3)3·5H2O和PVP的甘露醇溶液。
7.根据权利要求2-6任一项所述的光热催化剂的制备方法，其特征在于，将NaBr溶解于甘露醇中，搅拌至透明溶液，得到NaBr的甘露醇溶液。
8.权利要求6或7所述的光热催化剂的制备方法，其特征在于，甘露醇的浓度为0.05-0.3M。
9.权利要求1所述的光热催化剂或权利要求2-8任一项方法制备的光热催化剂在催化还原CO2中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种光热催化剂，其特征在于，所述光热催化剂为bi@bi5o7br复合纳米管，bi5o7br纳米管具有原子级厚度，bi5o7br纳米管的壁厚为0.8-2.0nm；bi纳米点分散于bi5o7br纳米管内部，平均直径为2-4nm。
2.权利要求1所述光热催化剂的制备方法，其特征在于，包括：将bi(no3)3·5h2o和pvp的甘露醇溶液与nabr的甘露醇溶液以体积比3-5:1混合，得到混合液；调节混合液的ph至10-12，然后经水热反应得到；所述水热反应温度为120-160℃，保温时间为30-60min。
3.根据权利要求2所述的光热催化剂的制备方法，其特征在于，所述bi(no3)3·5h2o和pvp的甘露醇溶液中，bi(no3)3·5h2o的质量体积比以mmol/ml计为0.1-1:5-30，pvp的质量体积比以g/ml计为0.05-0.5:5-30。
4.根据权利要求2或3所述的光热催化...
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