一种Z型光催化剂、制备方法及其应用技术

技术编号：41476887 阅读：3 留言：0更新日期：2024-05-30 14:28

本发明专利技术公开了一种基于CoPc/Bi<subgt;2</subgt;WO<subgt;6</subgt;(BWO)的Z型光催化剂的制备方法，是以Bi(NO<subgt;3</subgt;)<subgt;3.5</subgt;H<subgt;2</subgt;O、Na<subgt;2</subgt;WO<subgt;4.2</subgt;H<subgt;2</subgt;O、酞菁(CoPc(II))为原料，以乙醇和去离子水为极性溶剂，采用水热法制备。制备的Z型光催化剂的微观结构显示了长度约为50‑100nm范围内的二维纳米板，这种异质结结构为载流子的转移提供了导电途径，从而降低了电子‑空穴对的复合速率，进一步提高了光催化性能。本发明专利技术方法证明了CoPc/Bi<subgt;2</subgt;WO<subgt;6</subgt;(BWO)形成的Z型异质结能够实现空穴捕获以及电荷载流子的空间分离和转移，表现出优异的光催化CO<subgt;2</subgt;还原活性，为设计先进的太阳能转换z方案系统开辟了新的前景。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属半导体光催化领域，具体涉及一种基于copc/bi2wo6(bwo)的z型光催化剂、制备方法及其应用。

技术介绍

0、技术背景

1、目前，我们的能源需求是通过二氧化碳排放技术来满足的，这些技术由于气候变化和全球变暖而对人类和人类生活产生不利影响。为了减少这些问题的影响，迫切需要能源系统脱碳。光催化通过将co2转化为良性和环境友好的产品，在减少co2排放方面具有潜在的关键作用。

2、最近，基于半导体的光催化已经引起了对co2还原反应的极大关注。然而，在光催化co2还原(pcr)的研究领域仍然处于萌芽阶段。开发高效的pcr光催化剂是一个正在进行的过程。为了克服现有技术的pcr光催化剂中的效率瓶颈，先进光催化剂的设计应集中在扩展的可见光吸收和有效的电荷分离和传输。在不对称催化剂之间产生异质结是增强较长波长光子的吸收以及电子-空穴对的空间分离和转移的可行策略。

3、异质结光催化剂的实际效率主要取决于参与催化剂的物理化学性质。尽管异质结光催化剂比单一光催化剂更有利，但由于复合而导致的电荷载流子损失和缺乏用于氧化还原反应的适当催化位点是尚未克服的几个主要挑战。

4、已经报道了基于bi2wo6的z-scheme异质结的构建，该异质结具有良好的催化活性，这是由于不同电子能带结构诱导的内部电场可能进一步帮助电荷载流子通过异质结构转移和分离。这种bi2wo6基异质结及其在co2还原成有用产品方面的应用。目前报道的工作有限，由于缺乏活性催化位点，所制备的无机复合材料仍表现出较差的光催化co2还

技术实现思路

1、为了解决
技术介绍
存在的问题，本专利技术提供一种基于copc/bi2wo6(bwo)的z型光催化剂、制备方法及其应用。

2、本专利技术具体采用如下技术方案：

3、一种基于copc/bi2wo6(bwo)的z型光催化剂的制备方法，该光催化剂是以bi(no3)3.5h2o、na2wo4.2h2o、酞菁(copc(ii))为原料，以乙醇和去离子水为极性溶剂，采用水热法制备。

4、进一步地，所述的基于copc/bi2wo6(bwo)的z型光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

5、(1)在去离子水中溶解一定比例的na2wo4.2h2o和bi(no3)3.5h2o，制得混合物；

6、(2)搅拌一段时间后，将步骤(1)制得的混合物转移到100mlteflon内衬不锈钢高压灭菌器中，在一定温度下保持一段时间；

7、(3)通过离心过程获得白色沉淀，然后用去离子水和乙醇多次冲洗，所产生的沉淀物然后在烘箱中进行干燥，得到copc/bi2wo6(bwo)纳米片；

8、(4)将制备好的bi2wo6粉末分散于乙醇中，超声作用一段时间，形成bi2wo6悬浮液，随后，将一定量的商用copc加入bi2wo6悬浮液中搅拌；

9、(5)将样品超声处理一段时间，然后在一定温度下再搅拌一段时间，随后，通过离心分离产品，然后在真空烘箱中进行干燥，制得基于copc/bi2wo6(bwo)的z型光催化剂。

10、进一步地，步骤(1)中所述的na2wo4.2h2o和bi(no3)3.5h2o分别为0.3-0.4g和0.9-1.0g。

11、进一步地，步骤(2)中的搅拌时间为1-1.5小时，保持160℃的温度22-25小时。

12、进一步地，步骤(3)中在温度为75-85℃烘箱中进行干燥。

13、进一步地，步骤(4)中的1-1.5g bi2wo6粉末分散于30ml乙醇中。

14、进一步地，步骤(5)中在70℃恒温下再搅拌6-7小时，超声作用30-60min。

15、进一步地，步骤(5)中超声处理30-60分钟，随后，通过离心分离产品，然后在45-70℃的真空烘箱中进行干燥。

16、本专利技术还提供一种基于copc/bi2wo6(bwo)的z型光催化剂在光催化co2产生co和ch4中的应用。

17、本专利技术具有以下有益效果：

18、在本专利技术中，是以bi(no3)3.5h2o、na2wo4.2h2o、酞菁(copc(ii))为原料，以乙醇和去离子水为极性溶剂，采用水热法制备。copc具有合适的导带位置、较强的氧活化能力和对o2较强的成键亲和力，为催化还原功能提供了co-n4(ii)活性中心。此外，这些m-n4(ii)位点可以作为复合材料中的电子泵，以实现光生成的快速转移载流子和捕获更多的光生电子，从半导体复合材料迁移，从而增强光催化还原反应。在可见光条件下，合成的copc/bwo直接z-scheme异质结的ch4(co)产率比纯bwo提高了2.3倍(5.2倍)。bwo和copc促进了直接z-scheme体系的形成，描述了bwo向copc的电荷转移机制，促进了copc/bwo异质结中内置电场(bief)和界面双w桥接导致的电荷分离。同时，提高了光吸收能力，并保持了较高的氧化还原电位。此外，copc染料的co-n4(ii)活性位点捕获更多的光生电子，促进电子在o2处的定位，表现出优异的co2光还原活性。这项工作可能为设计先进的太阳能转换z方案系统开辟了新的前景。

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【技术保护点】

1.一种基于CoPc/Bi2WO6(BWO)的Z型光催化剂的制备方法，其特征在于：该光催化剂是以Bi(NO3)3.5H2O、Na2WO4.2H2O、酞菁(CoPc(II))为原料，以乙醇和去离子水为极性溶剂，采用水热法制备。

2.根据权利要求1所述的基于CoPc/Bi2WO6(BWO)的Z型光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的基于CoPc/Bi2WO6(BWO)的Z型光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的Na2WO4.2H2O和Bi(NO3)3.5H2O分别为0.3-0.4g和0.9-1.0g。

4.根据权利要求2所述的基于CoPc/Bi2WO6(BWO)的Z型光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的搅拌时间为1-1.5小时，保持160℃的温度22-25小时。

5.根据权利要求2所述的基于CoPc/Bi2WO6(BWO)的Z型光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中在温度为75-85℃烘箱中进行干燥。

6.根据权利要求2所述的基于CoPc/Bi2WO6(BWO)的

7.根据权利要求2所述的基于CoPc/Bi2WO6(BWO)的Z型光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(5)中在70℃恒温下再搅拌6-7小时，超声作用30-60min。

8.根据权利要求2所述的基于CoPc/Bi2WO6(BWO)的Z型光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(5)中超声处理30-60分钟，随后，通过离心分离产品，然后在45-70℃的真空烘箱中进行干燥。

9.一种根据权利要求1-8任一项所述制备方法制备的基于CoPc/Bi2WO6(BWO)的Z型光催化剂。

10.一种根据权利要求9所述的基于CoPc/Bi2WO6(BWO)的Z型光催化剂在光催化CO2产生CO和CH4中的应用。

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【技术特征摘要】

1.一种基于copc/bi2wo6(bwo)的z型光催化剂的制备方法，其特征在于：该光催化剂是以bi(no3)3.5h2o、na2wo4.2h2o、酞菁(copc(ii))为原料，以乙醇和去离子水为极性溶剂，采用水热法制备。

2.根据权利要求1所述的基于copc/bi2wo6(bwo)的z型光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的基于copc/bi2wo6(bwo)的z型光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的na2wo4.2h2o和bi(no3)3.5h2o分别为0.3-0.4g和0.9-1.0g。

4.根据权利要求2所述的基于copc/bi2wo6(bwo)的z型光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的搅拌时间为1-1.5小时，保持160℃的温度22-25小时。

5.根据权利要求2所述的基于copc/bi2wo6(bwo)的z型光催化剂的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔梁，魏栋，里兹万·卡恩，夏鹏飞，
申请(专利权)人：电子科技大学长三角研究院湖州，
类型：发明
国别省市：

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