【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光催化剂，特别涉及一种用于光催化co2还原反应的“核-壳”结构ce-btc@mil-125催化剂及其制备方法。
技术介绍
1、化石燃料的快速消耗导致大气中二氧化碳的浓度不断增加，这是气候变暖的主要原因。为了解决这一问题，人们在二氧化碳的捕获、储存和利用方面投入了大量精力。其中，通过将二氧化碳转化为高附加值化学品，为去除过量二氧化碳和化学原料的输出提供了一条很有前途的途径。然而，作为一种有趣的策略，在这种情况下的主要挑战是c＝o键裂解所需的高能量。在各种已开发的二氧化碳转化技术中，光催化二氧化碳还原反应被认为是一种优选的策略，它可以直接将可再生太阳能转化为化学能，导致近年来新型的光催化剂层出不穷。光催化剂的光催化性能主要由光利用、电荷转移和表面反应的效率决定。在光催化剂的开发中，许多探索都集中在增强这些因素上；然而，光催化二氧化碳还原的活性仍然很低，无法满足当前环境和能源问题的需求。因此，开发用于还原二氧化碳的新型光催化剂是非常必要的。
2、近年来，作为一类独特的多孔晶体材料，由金属节点和有机连接体组成的金属-有机骨架材料(metal organic frameworks,mof)由于具有高孔隙率、规则的孔道结构和灵活的拓扑结构等优点，在气体吸附/分离、催化、能量转换、化学传感等领域表现出了优异的性能。根据最近的研究，许多mof结构可以表现出半导体性质，使它们有可能被用作光催化剂。在光催化二氧化碳反应领域，mof基光催化剂具有精细设计的带隙、催化活性位点和高效的电荷转移途径，这是由于金属节点和有机连接体的
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种用于光催化co2还原反应的“核-壳”结构ce-btc@mil-125催化剂及其制备方法。本专利技术将两种单一mof的优势进行有机融合，首先制备出ce-btc作为核心；随后在ce-btc表面原位生长mil-125纳米粒子作为外壳，形成“核-壳”结构ce-btc@mil-125。所构筑的异质结结构有效增加了对可见光的利用率，实现了光生电子-空穴对的高效分离，有效克服了单一mof光响应范围窄、载流子复合率高的不足。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：
3、本专利技术技术方案之一：提供一种用于光催化co2还原反应的“核-壳”结构ce-btc@mil-125催化剂，结构包括：以ce-btc为核心，以及围绕ce-btc原位生长的mil-125纳米粒子外壳。
4、本专利技术技术方案之二：提供一种上述用于光催化co2还原反应的“核-壳”结构ce-btc@mil-125催化剂的制备方法，包括以下步骤：
5、(1)制备ce-btc；
6、(2)将ce-btc和聚乙烯吡咯烷酮分散于n,n-二甲基甲酰胺和甲醇的混合溶液中，浸泡；加入形成mil-125的金属盐和配体，反应结束后制得具有“核-壳”结构ce-btc@mil-125催化剂。
7、步骤(1)中所述ce-btc的制备步骤包括：
8、将铈盐与配体溶解在n,n-二甲基甲酰胺和水的混合溶液中，反应结束后制得ce-btc；
9、优选地，所述铈盐为六水合硝酸铈,所述配体为均苯三甲酸；所述n,n-二甲基甲酰胺和水的体积比为1:1～8:1；反应温度为80-120℃；反应时间为12-36小时；
10、更优选地，所述n,n-二甲基甲酰胺和水的体积比为5:1；反应温度为100℃；反应时间为24小时。
11、优选地,步骤(2)中所述ce-btc与聚乙烯吡咯烷酮的摩尔比为10:1～1:10；n,n-二甲基甲酰胺和甲醇的体积比为5：1～10:1；所述浸泡的时间为0.5～2小时；所述金属盐为钛盐；所述配体为未取代的对苯二甲酸或被取代基单取代的对苯二甲酸中的一种，所述取代基选自氨基、羧基、羟基或卤素中的任意一种；所述金属盐与配体的摩尔比为5:1～1:5；搅拌时间为15-60分钟；反应温度为120-160℃；反应时间为15-30小时；
12、更优选地，所述ce-btc与聚乙烯吡咯烷酮的摩尔比为1:1；n,n-二甲基甲酰胺和甲醇的体积比为9:1；所述浸泡的时间为1小时；所述金属盐为钛酸四丁酯；所述配体为2-氨基对苯二甲酸；所述金属盐与配体的摩尔比为5:3；搅拌时间为20分钟；反应温度为150℃；反应时间为24小时。
13、本专利技术技术方案之三：提供一种用于光催化co2还原反应的“核-壳”结构ce-btc@mil-125催化剂在光催化
中的应用。
14、本专利技术所得的一种用于光催化co2还原反应的“核-壳”结构ce-btc@mil-125催化剂不仅保留了两种单一mof的形貌，而且所构筑的异质结结构增加了对可见光利用率，实现了光生电子-空穴对的高效分离。同时该催化剂具有优异的稳定性和大的比表面积。
15、本专利技术提供的制备方法简单，产率高。
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1.一种用于光催化CO2还原反应的“核-壳”结构Ce-BTC@MIL-125催化剂，其特征在于，以Ce-BTC为核心，以及围绕Ce-BTC原位生长的MIL-125纳米粒子外壳；所述催化剂为“核-壳”结构，其Ce-BTC核心以有序的方式被MIL-125纳米粒子作为外壳包围。
2.根据权利要求1所述一种用于光催化CO2还原反应的“核-壳”结构Ce-BTC@MIL-125催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述Ce-BTC的制备步骤包括：
4.权利要求1所述的一种用于光催化CO2还原反应的“核-壳”结构Ce-BTC@MIL-125催化剂在光催化CO2还原生产CO中的应用。
5.按照权利要求4所述的应用，催化剂分散于水，乙腈和三乙胺的混合溶液中，通入CO2，在氙灯照耀下进行反应。
【技术特征摘要】
1.一种用于光催化co2还原反应的“核-壳”结构ce-btc@mil-125催化剂，其特征在于，以ce-btc为核心，以及围绕ce-btc原位生长的mil-125纳米粒子外壳；所述催化剂为“核-壳”结构，其ce-btc核心以有序的方式被mil-125纳米粒子作为外壳包围。
2.根据权利要求1所述一种用于光催化co2还原反应的“核-壳”结构ce-btc@mil-125催化剂的制备方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：马晓宇，张岩，李建荣，周阿武，张更新，支凯旋，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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