【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光催化材料，特别涉及一种有机疏水基团金属碳化物耦合薄膜及其制备方法与应用。
技术介绍
1、近年来，模拟“人工光合作用”，通过太阳光催化将二氧化碳转化为有价值的化学物质和燃料，具有简单高效、无污染等优点。与新兴的光催化制氢系统相比，光催化制氢系统在3800mw/cm2的集中氙灯光照下实现了～9.2％的太阳能制氢(sth)转换效率，在约16070mw/cm2的高集中自然光强度下实现了～6.2％的太阳能制氢(sth)转换效率，光催化co2还原系统的太阳能转化为燃料的(stf)转换效率低到经常被忽略。这种差异的根本原因是水分解在热力学和动力学上优于co2还原，这需要额外的能量来克服显著的～750kj/mol的c＝o解离能。这种能量需求优先于光催化过程中辐射跃迁中的高能光子，使得低频、低能量的光子无法参与二氧化碳还原反应，从而导致能量的浪费。解决这些挑战对于发展实用和高效的光催化co2还原系统至关重要。
2、光热转换(ptt)是开发二氧化碳光还原系统的一个较少探索的方面，这是一种材料吸收光并将其转化为热的过程。增强的ptt转化可以通过提供克服活化障碍和激活反应途径所需的能量来提高光催化效率。这种方法在产生氢气和二氧化碳光还原的全水分解中取得了成功。然而，一个重大的挑战仍然存在：大多数催化材料只能被紫外-可见(uv-vis)光激活，使得近红外(nir)低能光子(约占太阳能的50％)在当前系统中未得到充分利用。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种有机
2、为了实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：一种有机疏水基团金属碳化物耦合薄膜的制备方法，包括以下步骤：
3、(1)将mo粉分散在乙醇中，进行第一次搅拌并缓慢加入h2o2溶液，然后进行连续搅拌，得到蓝色mo墨溶液；
4、(2)将步骤(1)所得蓝色mo墨溶液注入氯化钾中，随后加入葡萄糖在水浴中并剧烈搅拌混合物直至干燥；
5、(3)将步骤(2)中干燥后的混合物在氢-氩混合物氛围下煅烧冷却至室温后，洗涤，原位生长得到mo2c-cx耦合薄膜，其中x为0.1g mo粉对应加入葡萄糖的质量。
6、在一些实施方式中，步骤(1)所述mo粉、乙醇、h2o2溶液的质量体积比为0.1g：24ml：0.75ml。
7、在一些实施方式中，所述h2o2溶液的浓度为30％。
8、在一些实施方式中，步骤(1)所述第一次搅拌时间为10min，所述连续搅拌时间为48h。
9、在一些实施方式中，步骤(2)所述蓝色mo墨溶液、氯化钾与葡萄糖的质量体积比为13ml:500g:(0.3-0.9)g。
10、在另一些实施方式中，所述蓝色mo墨溶液、氯化钾与碳源的质量体积比为13ml:500g:0.3g、13ml:500g:0.5g、13ml:500g:0.7g或13ml:500g:0.9g，优选为13ml:500g:0.5g。
11、在一些实施方式中，步骤(2)所述水浴温度为70℃。
12、在一些实施方式中，步骤(3)所述煅烧温度为900℃，煅烧时间为3h，升温速率为1℃/min；所述氢-氩混合物为95％ar+5％h2。
13、本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的有机疏水基团金属碳化物耦合薄膜。
14、本专利技术还提供了上述技术方案所述有机疏水基团金属碳化物耦合薄膜在光催化还原二氧化碳中的应用。
15、在高效的太阳能二氧化碳还原中，可见光到近红外(nir)低能光子(占太阳能的50％以上)无法激发二氧化碳中c＝o键解离所需的高能反应。本专利技术利用经常被忽略的光热(ptt)转换的新方法，提供一种2d-2d碳层嵌入mo2c(mo2c-cx)mxene，碳化钼(mo2c)是一种黑色的二维纳米材料(mxene)，其六方晶体结构具有层内共价键强，层间范德华相互作用弱的特点，具有高导热系数(～48.4w/m·k)和良好的机械稳定性。此外，mo2c的广谱光吸收、优异的热稳定性和高熔点(>2000℃)使其成为ptt转换应用的主要候选者，通过将mo2c与碳层集成，利用碳层优越的ptt转化潜力和mo2c的催化性能，实现高效的光催化co2还原效率。在本专利技术中，碳层和随后的2d-2d嵌入结构在原位形成，呈现出类似石墨烯的结构，其利用ptt转化，利用阳光进行有效的光催化co2还原，显著增强了800～2000nm范围内的近红外吸收和相应的ptt转换。
16、有益技术效果：
17、本专利技术提供的制备方法简单，利用mo2c的催化特性和碳层ptt增强的协同作用，使设计的黑色2d-2d碳层嵌入mo2c的二维金属碳化物催化剂对近红外光(nir)有超强吸收能力，可以通过光热转换高效的利用低能光子，进而显著提升co2还原活性，实现紫外-近红外光在内的宽波长范围内的co2还原，这种新技术为利用低频、低能光子来增强光催化二氧化碳还原反应提供了新方向。
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1.一种有机疏水基团金属碳化物耦合薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述Mo粉、乙醇、H2O2溶液的质量体积比为0.1g：24mL：0.75mL。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述H2O2溶液的浓度为30％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述第一次搅拌时间为10min，所述连续搅拌时间为48h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述蓝色Mo墨溶液、氯化钾与葡萄糖的质量体积比为13mL:500g:(0.3-0.9)g。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述蓝色Mo墨溶液、氯化钾与葡萄糖的质量体积比为13mL:500g:0.3g、13mL:500g:0.5g、13mL:500g:0.7g或13mL:500g:0.9g。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述水浴温度为70℃。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在
9.权利要求1-8任一项所述制备方法制备得到的有机疏水基团金属碳化物耦合薄膜。
10.权利要求9所述有机疏水基团金属碳化物耦合薄膜在光催化还原二氧化碳中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种有机疏水基团金属碳化物耦合薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述mo粉、乙醇、h2o2溶液的质量体积比为0.1g：24ml：0.75ml。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述h2o2溶液的浓度为30％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述第一次搅拌时间为10min，所述连续搅拌时间为48h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述蓝色mo墨溶液、氯化钾与葡萄糖的质量体积比为13ml:500g:(0.3-0.9)g。
6.根据权利要求5...
【专利技术属性】
技术研发人员：延旭，闫研，毛艳丽，霍鹏伟，郭成器，陈雅会，朱新锋，康海彦，李柏欣，宋忠贤，张霞，马梦霞，李燕娜，崔乐琦，朱涵，白汶玉，
申请(专利权)人：河南城建学院，
类型：发明
国别省市：
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