MFe-PBA前驱体、光催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种MFe

【技术实现步骤摘要】
MFe
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PBA前驱体、光催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于纳米材料和光催化领域，涉及MFe
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PBA前驱体、光催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]在当前已经能够通过电解水、光伏发电等实现工业化制备H2的情况下，光催化CO2加氢生成燃料和其他有用的化学产品是有一种非常有潜力的方案，不仅能够减少了人们对化石燃料的依赖，也能够缓解了全球变暖、海平面上升、海洋酸化和气候变化等自然问题。另外，这种催化技术可以利用自然界可再生、可持续的太阳光来驱动CO2加氢反应，更符合可持续发展的要求。一般情况下，CO2加氢的产物分为CO、CH4、甲醇、乙醇、两个碳以上的碳氢化合物(C
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)等。相对而言，C
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这种产品在储能方面更有价值。目前，利用光催化CO2加氢制备C
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是缓解能源短缺和温室效应的有效途径。
[0003]为了得到具有更高利用价值的化学物质，研究者们做了很多的探索，根据材料的特性，采用不同的实验方案制备不同的催化剂或者通过控制CO2加氢的条件来达到这一目的。例如，有些催化材料通常先将基底材料合成，再使用负载的方式引入Au、Pd、Rh、Pt等贵金属以及In2O3等，能够有效地提高CO2加氢活性或优化对高价值化学品产物的选择性，但是，原料价格昂贵，成本较高，不符合经济效益，同时，在催化CO2加氢反应时也仅能生成CO、CH4、CH3OH这样的C1产物；有些催化材料是通过水热合成法制备的一系列的氧化铟(In2O3)光催化剂，也会以In2O3为基底复合或负载一些半导体材料，以实现活性的提高和产物的转变。总之，大多数光催化材料通常需要在繁琐苛刻的工艺流程下进行，或者通过辅以高温高压的实验条件来得到C
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产物，这些都极大地阻碍了其实现工业化的进程，不具备大规模工业化的潜力，同时，这些光催化剂难以形成紧密接触的金属与氧化物界面，限制了电荷传输效率，不利于催化反应。因此，进一步寻找一种光催化剂为C
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的工业化生产提供前期的试验和技术支持成了当前亟待解决的问题之一。
[0004]基于过渡金属的材料以廉价的价格和良好的光催化CO2加氢性能引起了研究者们的注意，而类普鲁士蓝(PBA)是常见的一种利用过渡金属合成的材料，具有极大的作为光催化CO2加氢材料的潜能。经调查，PBA及其衍生物已被广泛应用于很多领域，如：专利号为CN110327899B的专利技术，将磁性PBA材料用于吸附土壤中放射性的铯离子，且对放射性铯离子的吸附效率非常高，可以有效地净化土壤；专利号为CN113106559A的专利技术，将PBA处理得到PBA衍生物复合材料，应用于锂离子电池负极材料，具有优异的循环性能和可逆比容量；在公开号为CN109437338B的中国专利技术专利中，将PBA用氨水进行刻蚀并对其进行烧结处理，可以有效地催化双酚A的降解。然而，有关PBA应用于光催化CO2加氢的专利技术未见报道。本专利技术则利用过渡金属的特性，制备出PBA衍生物，并在光催化CO2加氢实验中取得了一定的进展，发现PBA衍生物催化剂具备良好的CO2转化率和C
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选择性，同时保持了较好的稳定性，具有工业化的潜力。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对催化原材料价格昂贵、制备过程复杂、催化条件技术要求高的问题，找到一种廉价易得、制备工艺简单的光催化CO2加氢材料，可以在低温常压的流动相实验条件下来实现C
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的高活性、高选择性生产，用于实现CO2加氢制备C
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的工业化发展。
[0006]一种MFe
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PBA前驱体的制备方法，包括：
[0007]1)将铁氰化钾溶于水中，获得溶液A；
[0008]2)将过渡金属盐溶于水中，获得溶液B；所述过渡金属盐选自锰、铜、镍、钴或锌的可溶性盐；优选为卤盐、硝酸盐或硫酸盐；
[0009]3)将溶液A与溶液B混合，于40
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80℃油浴中搅拌4
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8h至反应完全；
[0010]4)离心并干燥沉淀物即得MFe
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PBA前驱体。
[0011]在根据本专利技术的一个实施方案中，步骤3)中溶液A与溶液B的摩尔比为1：2。
[0012]在根据本专利技术的一个实施方案中，步骤3)中是通过将溶液A滴入到B中进行混合的。
[0013]本专利技术还提供了根据上述的制备方法得到的MFe
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PBA前驱体。
[0014]本专利技术还进一步提供了上述的MFe
‑
PBA前驱体在制备光催化CO2加氢催化剂中的应用。
[0015]本专利技术的另一方面还提供了一种用于光催化CO2加氢的光催化剂的制备方法，包括：
[0016]a)将上述的MFe
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PBA前驱体平铺于磁舟上，置于管式炉，于空气中在350
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700℃下煅烧2
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6h，升温速率控制在2
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6℃/min，得到双金属混合氧化物；
[0017]b)将所述双金属混合氧化物于管式炉中，以20
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60ml/min的气体流速通入H2/Ar的体积比为10％，并以2
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6℃/min的升温速率加热至200
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800℃还原处理1
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4h，最终得到含有金属/氧化物界面的光催化剂。
[0018]本专利技术的再一方面提供了根据上述的制备方法得到的光催化剂。
[0019]本专利技术另一方面还提供了上述光催化剂在光催化CO2加氢中的应用。
[0020]本专利技术进一步提供了一种光催化CO2加氢的方法，包括：
[0021]于低温常压下，通入CO2和H2，利用氙灯光照催化CO2加氢；所述低温为150
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250℃。
[0022]在根据本专利技术的一个实施方案中，所述氙灯的光照强度为560mW cm
‑2。
[0023]本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：
[0024]上述方案中，使用的原材料为常见、廉价易得的过渡金属；前驱体合成过程简单易控，后期处理工艺简单；所得光催化剂应用于催化CO2加氢时，可以在低温常压的流动相实验条件下来实现C
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的高活性、高选择性生产，同时具备较好的稳定性，具有很大的工业化潜力。
附图说明
[0025]图1为光催化剂NiFe
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300的X射线衍射XRD谱图；
[0026]图2为CuFe
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400光催化剂的X射线衍射XRD谱图；
[0027]图3为CoFe
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400光催化剂的X射线衍射XRD谱图；
[0028]图4为流动体系中，在250℃下加光测试的C
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的产率与选择性测试结果。
具体实施方式
[0029]为使本专利技术要解决的技术问本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MFe
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PBA前驱体的制备方法，其特征在于，包括：1)将铁氰化钾溶于水中，获得溶液A；2)将过渡金属盐溶于水中，获得溶液B；所述过渡金属盐选自锰、铜、镍、钴或锌的可溶性盐；优选为卤盐、硝酸盐或硫酸盐；3)将溶液A与溶液B混合，于40
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80℃油浴中搅拌4
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8h至反应完全；4)离心并干燥沉淀物即得MFe
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PBA前驱体。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中溶液A与溶液B的摩尔比为1：2。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中是通过将溶液A滴入到溶液B中进行混合。4.如权利要求1
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3中的任一项所述的制备方法得到的MFe
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PBA前驱体。5.如权利要求4所述的MFe
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PBA前驱体在制备光催化CO2加氢催化剂中的应用。6.一种用于光催化CO2加氢的光催化剂的制备方法，其特征在于，包括：a)将权利要求4所述的MFe
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【专利技术属性】
技术研发人员：颜廷江，朱淑澳，
申请(专利权)人：曲阜师范大学，
类型：发明
国别省市：