【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于催化剂，尤其涉及一种原位生长在氧化还原石墨烯上的核-壳cu2o/cu-mof光热催化剂及其制备方法与应用。
技术介绍
1、能源高效率利用和环境高水平保护有利于促进经济高质量发展，能源短缺和环境污染无疑会制约经济健康可持续发展，因此，寻找可持续和绿色能源是非常紧迫和高需求的。氢是一种洁净的二次能源载体，与传统化石能源相比，氢能简单易得、环境友好，可再生的能源转化而来的氢能本质上是一种“负碳排放”的能源。氢由于其高的能量密度(142 mjkg-1)、较好的利用效率以及生态友好的性质，长期以来被认为是理想的可再生能源载体，所以实现可持续制氢是最具吸引力和竞争力的技术之一。
2、甲醇因其质子密度高和易于液相运输的优点，成为最优的氢气载体之一。传统的甲醇重整制氢需要较高温度和压力，能耗高且存在大量二氧化碳排放，进而，如何在温和条件下低能耗地将甲醇转化为氢气和高附加值化学品得到科学界的高度重视。光催化技术可以在很大程度上缓解传统甲醇重整反应条件苛刻、能耗高的劣势，然而，当前大部分光催化剂仍存在效率低、光吸收差、分离电子和空穴效率低等问题。
3、现有技术中公开了一种应用于制氢领域的pt@tio2光催化剂，通过原位水热反应制备pt@mil-125，然后使用 pt@mil-125作为前驱体在400℃下进行煅烧，成功制备了嵌入pt 的多孔pt@tio2。该嵌入的 pt@tio2不仅提供了更多的 pt 活性位点，而且促进了电荷的利用，有助于实现优异的光催化活性。但是该催化剂仍然需要经400℃的高温煅烧才能合成，能
4、因此，如何提供一种稳定、高效、低能量消耗的催化剂用于甲醇液相重整制氢是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种原位生长在氧化还原石墨烯上的核-壳cu2o/cu-mof光热催化剂及其制备方法与应用。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
3、一种原位生长在氧化还原石墨烯上的核-壳cu2o/cu-mof光热催化剂，所述光热催化剂为具有立方形貌的核壳结构。
4、有益效果：本专利技术提供的一种原位生长在氧化还原石墨烯上的cu2o/cu-mof光热催化剂所形成的核壳结构能够更好的将光催化和太阳能结合起来，实现了光热协同效应，协同作用促使其在可见光照射下表现出优异的光催化活性，同时在加热的条件下，可以加速催化剂表面产物的解吸，促进光生电子和空穴的有效利用，在光热协同催化条件下的产氢量有了明显的提高，在低温下也能有一定的产氢量。
5、一种原位生长在氧化还原石墨烯上的核-壳cu2o/cu-mof光热催化剂的制备方法，通过溶剂热法将cu基mof材料原位封装生长在氧化还原石墨烯表面的cu2o，构建具有紧密界面接触的核-壳结构的光热催化剂。
6、优选的，具体包括以下步骤：
7、将生长在氧化还原石墨烯表面的cu2o的溶液和有机配体溶液充分搅拌均匀，再置于60℃下反应12~24h，反应结束后经后处理，即得到所述原位生长在氧化还原石墨烯上的核-壳cu2o/cu-mof光热催化剂。
8、有益效果：本专利技术先合成或购买得到氧化石墨烯，然后在高温下还原成氧化还原石墨烯，再在氧化还原石墨烯上生长cu2o；cu-mof材料由生长在氧化还原石墨烯上的cu2o与有机配体通过配位反应得到。将氧化还原石墨烯纳米片与mofs集成可以有效地加速光生电子-空穴分离并拓宽光吸收区域；cu基mof材料通过简单的溶剂热法原位封装生长在氧化还原石墨烯表面的立方cu2o来构建具有紧密界面接触的核-壳结构的光热催化剂。cu2o的窄能带可以产生更多的光生载流子，所形成的原位生长在氧化还原石墨烯上的核-壳cu2o/cu-mof光热催化剂中合适的能带结构有利于异质结界面处电子和空穴的分离，促进了光诱导载流子的迁移速率。同时，cu-mof壳层对原位生长在氧化还原石墨烯上的cu2o核起到了很好的保护作用，保证了催化剂在光热催化过程中的稳定性。
9、优选的，所述有机配体为均苯三甲酸（h3btc）。
10、优选的，所述生长在氧化还原石墨烯表面的cu2o的溶液的溶剂为苯甲醇。
11、所述有机配体溶液的溶剂为乙醇。
12、优选的，上述后处理为将反应结束后产物冷却至室温后，用无水乙醇洗涤并通过离心收集，然后置于无水乙醇中在60℃下纯化3h，最后将所得纯化后的产物离心，并在室温下真空干燥过夜。
13、优选的，所述生长在氧化还原石墨烯表面的cu2o的制备方法包括以下步骤：
14、将铜源、碱、葡萄糖分别与相同浓度和体积的氧化还原石墨烯混合后，再将所得三种溶液混合搅拌反应，反应结束后经一定后处理，得到所述生长在氧化还原石墨烯上的cu2o。该后处理包括离心分离出红色固体，用蒸馏水和无水乙醇彻底洗涤，在60℃下干燥过夜。
15、优选的，所述铜源、碱、葡萄糖的质量比为1:(0.2~1):(1.1~2.3)；
16、优选的，所述铜源为硫酸铜；
17、所述碱为naoh。
18、优选的，所述搅拌反应的搅拌速度为300~400rpm，反应温度为60℃，反应时间为60min。
19、一种原位生长在氧化还原石墨烯上的核-壳cu2o/cu-mof光热催化剂在光热催化甲醇液相重整制氢中的应用。
20、一种光热催化甲醇液相重整制氢的方法，将甲醇、水、碱和上述原位生长在氧化还原石墨烯上的核-壳cu2o/cu-mof光热催化剂混合，在厌氧、光照、加热条件下反应得到氢气。
21、优选的，所述碱为氢氧化钾、氢氧化钠的一种或任意几种。
22、优选的，所述甲醇和水的摩尔比为1：（1~3）。
23、优选的，所述加热的温度为100~210℃。
24、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
25、本专利技术提供了一种原位生长在氧化还原石墨烯上的核-壳cu2o/cu-mof光热催化剂来提高光生电荷转移速率以及利用光热协同作用实现低温甲醇液相重整制氢的方法，将氧化还原石墨烯纳米片与mofs集成可以有效地加速光生电子-空穴分离并拓宽光吸收区域，cu-mof在生长在氧化还原石墨烯上的cu2o表面原位蚀刻，使其与cu2o建立了紧密的接触，提高了该催化剂的稳定性。所得光热催化剂于高温条件下性能优于传统半导体，在低温条件下能够利用太阳能来激发甲醇水高效反应产氢。并且该催化剂的核-壳结构具有增强的物理和化学稳定性以及紧密的界面接触，这有助于电荷转移。本专利技术没有添加任何其他表面活性剂或者改性预处理，采用mofs原位封装生长在氧化还原石墨烯上的cu2o来构建异质结光催化剂，制备方法简单，易于实施。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种原位生长在氧化还原石墨烯上的核-壳Cu2O/Cu-MOF光热催化剂的制备方法，其特征在于，通过溶剂热法将Cu基MOF材料原位封装生长在氧化还原石墨烯表面的Cu2O上，构建具有紧密界面接触的核-壳结构的光热催化剂；
2.根据权利要求1所述的一种原位生长在氧化还原石墨烯上的核-壳Cu2O/Cu-MOF光热催化剂的制备方法，其特征在于，所述碱为NaOH。
3.根据权利要求1所述的一种原位生长在氧化还原石墨烯上的核-壳Cu2O/Cu-MOF光热催化剂的制备方法，其特征在于，所述搅拌反应的搅拌速度为300~400rpm，反应温度为60℃，反应时间为60min。
4.如权利要求1-3任一项所述的一种原位生长在氧化还原石墨烯上的核-壳Cu2O/Cu-MOF光热催化剂的制备方法制备得到的原位生长在氧化还原石墨烯上的核-壳Cu2O/Cu-MOF光热催化剂，其特征在于，所述光热催化剂为具有立方形貌的核壳结构；
5.如权利要求4所述的一种原位生长在氧化还原石墨烯上的核-壳Cu2O/Cu-MOF光热催化剂在光热催化甲醇液相重整制氢中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种原位生长在氧化还原石墨烯上的核-壳cu2o/cu-mof光热催化剂的制备方法，其特征在于，通过溶剂热法将cu基mof材料原位封装生长在氧化还原石墨烯表面的cu2o上，构建具有紧密界面接触的核-壳结构的光热催化剂；
2.根据权利要求1所述的一种原位生长在氧化还原石墨烯上的核-壳cu2o/cu-mof光热催化剂的制备方法，其特征在于，所述碱为naoh。
3.根据权利要求1所述的一种原位生长在氧化还原石墨烯上的核-壳cu2o/cu-mof光热催化剂的制备方法，其特征在于，所述搅拌反应的搅拌速度为300~400rpm，反应温度为60℃，反应时间为60min。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：皮云红，杨靖瑶，王铁军，刘舒婷，林文婷，曾蔡梓钰，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。