【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及cu-pd合金修饰钛酸铋纳米棒的制备方法，由此制备的cu-pd合金修饰钛酸铋纳米棒可用于光催化领域，比如光催化还原二氧化碳，属于新材料。
技术介绍
1、近年来由于大多数金属单质具有较大的电子储存量和较高电子传递速率的优点，及其在锂离子电池、气体传感器、光催化、染料敏化太阳电池等领域的应用，受到了广泛的关注。特别是在光催化还原co2领域，金属修饰策略通常是金属纳米颗粒锚定在固体基质上，与光催化半导体材料复合成为共催化剂，作为光收集中心吸收太阳能，使太阳能能够耦合到催化反应中，这种能量耦合不仅可以加速光催化剂表面的化学反应，而且为黑暗中非自发反应提供驱动力。或者作为活性位点与反应物(或反应中间体)相互作用，参与还原co2反应，加速电子-空穴对的分离，增强通过半导体衬底与共催化剂之间形成的界面的输运，进而改善半导体光催化剂的光催化性能，提高产物的稳定性，甚至改变反应途径。然而在二氧化碳还原c2或多碳产物的反应过程中，碳-碳(c-c)偶联过程只能发生在相邻的活性位点之间。孤立的单金属位点不能满足多位点的协同作用。此外，二氧化碳还原过程包含极其复杂的多步反应，需要多种中间体的参与。分离的单金属位不能满足对多种中间体的吸附要求，这也极大地限制了单金属催化剂在二氧化碳还原反应中的应用，使得二氧化碳的光还原为多碳产物变得困难。与分离的单金属位点相比，双金属合金不仅具有单金属的优势，而且还表现出更多的其他优点：(1)合金位点可以增加金属的负载和活性位点的数量；(2)双金属位点表现出更灵活的活性位点结构融合，提供了复杂的二氧化碳还原反
2、cn201510946933.4公开了掺钆钛酸铋可见光光催化剂，掺钆钛酸铋中铋原子与钆原子摩尔比为39:1～9:1；所述掺钆钛酸铋的表面负载有金属铂颗粒。本专利技术还公开了掺钆钛酸铋可见光光催化剂制备方法，以硝酸铋、硝酸钆和钛酸四丁酯为原料，以冰乙酸、乙二醇甲醚和乙酰丙酮为溶剂，利用溶胶凝胶-水热法合成钆掺杂钛酸铋载体，然后通过氯铂酸水溶液浸渍法使得掺钆钛酸铋表面吸附氯铂酸，最后高温焙烧在掺钆钛酸铋表面负载铂颗粒。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，提供一种cu-pd合金修饰bi4ti3o2纳米棒的制备方法，该方法在独创的简易操作步骤下制备了cu-pd合金修饰bi4ti3o2纳米棒。
2、本专利技术的目的还在于，提供一种cu-pd合金修饰bi4ti3o2纳米棒的用途，即cu-pd合金修饰bi4ti3o2纳米棒用于光催化还原二氧化碳。
3、本专利技术技术方案是：一种cu-pd合金修饰bi4ti3o2纳米棒的制备方法，包括以下步骤：(1)将五水硝酸铋，钛酸四丁酯和十六烷基三甲基溴化铵均匀混溶在氢氧化钠溶液中，得到乳白色悬浮液；然后将此混合物置于防腐内衬层高压釜中180±20℃下反应24±10h，产物经洗涤干燥后收集；(2)将上述产物分散到去离子水中，超声处理后加入一定量的三水硝酸铜和二水硝酸钯，再向其中逐滴加入0.08-0.12mol l-1硼氢化钠，搅拌以确保试剂完全溶解；最后，对所得样品进行多次洗涤，并在70±15℃下烘干得到的cuxpdy-bto样品；或再经离心和洗涤后冷冻干燥得到cuxpdy-bto样品；
4、所述五水硝酸铋，钛酸四丁酯和十六烷基三甲基溴化铵的摩尔比为4：3：3.5；五水硝酸铋，钛酸四丁酯总质量是氢氧化钠溶液质量的10-20％；
5、所述五水硝酸铋，钛酸四丁酯和十六烷基三甲基溴化铵超声处理后加入一定量的三水硝酸铜(x)和二水硝酸钯(y)，再向其中逐滴加入1ml硼氢化钠(0.1mol l-1)，磁力搅拌1h；
6、三水硝酸铜和二水硝酸钯的摩尔比为1：0，0：1，1：1，1：4，1：6；
7、氢氧化钠溶液为2-4mol l-1氢氧化钠溶液。
8、如在cu:pd的摩尔比为4：1的情况下，需配置10mmol l-1三水硝酸铜和二水硝酸钯溶液，
9、将五水硝酸铋，钛酸四丁酯和十六烷基三甲基溴化铵均匀混溶在氢氧化钠溶液中，然后将此混合物置于100ml特氟隆内衬高压釜中180℃下反应24h，
10、先将适量的五水硝酸铋，钛酸四丁酯和十六烷基三甲基溴化铵混合溶解在氢氧化钠溶液中，持续搅拌1h以上以分散均匀。
11、将上述产物洗涤后干燥，称取0.1g溶于50ml水中超声1h确保完全分散。向上述溶液中滴加不同比例含量的三水硝酸铜和二水硝酸钯，搅拌1h以确保完全吸附，其中预先配置三水硝酸铜溶液和二水硝酸钯溶液10mmol l-1以备滴加时所需。
12、预先配置0.1mol l-1硼氢化钠溶液，再向上述混合液中逐滴加入硼氢化钠并搅拌，硼氢化钠与包含钛酸铋的水溶液体积比为1：50。
13、搅拌结束后产物先用去离子水离心洗涤至中性，然后再用无水乙醇、去离子水洗涤数次，接着冷冻干燥，时间可以长至4-7d，得到cu-pd合金修饰bi4ti3o2纳米棒。
14、所述的制备方法得到的cu-pd合金修饰bi4ti3o2纳米棒，用于光催化还原二氧化碳。
15、冷冻干燥时间为4-7d，或采用真空干燥，干燥温度为60℃，时间为8-16h。由此得到cu-pd合金修饰的bi4ti3o2纳米棒，将其用于光催化能取得良好的效果。
16、该方法包括使用三种前驱体材料—五水硝酸铋，钛酸四丁酯和十六烷基三甲基溴化铵，将它们按摩尔比为4：3：3.5的比例加入到氢氧化钠溶液中，搅拌混合均匀后，通过一步水热步骤后得到前驱物，将其离心洗涤干燥后再加入不同比例的金属硝酸盐—三水硝酸铜和二水硝酸钯进行吸附，最后加入硼氢化钠还原得到cu-pd合金修饰bi4ti3o2纳米棒。这种方法只需简单的水热和化学沉淀步骤，而一般的“自下而上”或者“自上而下”策略往往需要多个操作步骤。
17、本专利技术方法的关键在于同时将两种金属盐材料溶于前驱物中进行还原反应，这种仅使用一步化学沉淀的方法或可运用于更多种的适量金属盐合成单/多金属修饰的钛酸铋纳米材料。金属盐使用量的原则为：金属离子的摩尔比为从固定浓度的金属盐溶液中所取的体积比。
18、由于高度分散和充分暴露的cu-pd合金位点有利于co2吸附和显著降低反应中间体*occo的生成能垒，更能生成多碳产物。同时，双金属位点的引入改善了纯钛酸铋的光生载流子的分离与转移，所以cu本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种Cu-Pd合金修饰Bi4Ti3O2纳米棒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将五水硝酸铋，钛酸四丁酯和十六烷基三甲基溴化铵均匀混溶在氢氧化钠溶液中，得到乳白色悬浮液；然后将此混合物置于防腐内衬层高压釜中180±20℃下反应24±10h，产物经洗涤干燥后收集；(2)将上述产物分散到去离子水中，超声处理后加入一定量的三水硝酸铜和二水硝酸钯，再向其中逐滴加入0.08-0.12mol L-1硼氢化钠，搅拌以确保试剂完全溶解；最后，对所得样品进行多次洗涤，并在70±15℃下烘干得到的CuxPdy-BTO样品或经离心和洗涤后冷冻干燥得到CuxPdy-BTO样品；
2.按权利要求1所述的Cu-Pd合金修饰Bi4Ti3O2纳米棒的制备方法，其特征在于：如在Cu:Pd的摩尔比为4：1的情况下，需配置10mmol L-1三水硝酸铜和二水硝酸钯溶液。
3.按权利要求1所述的Cu-Pd合金修饰Bi4Ti3O2纳米棒的制备方法，其特征在于：将五水硝酸铋，钛酸四丁酯和十六烷基三甲基溴化铵均匀混溶在氢氧化钠溶液中，然后将此混合物置于100mL特氟隆内衬高压釜中180℃下
4.按权利要求1所述的Cu-Pd合金修饰Bi4Ti3O2纳米棒的制备方法，其特征在于：先将适量的五水硝酸铋，钛酸四丁酯和十六烷基三甲基溴化铵混合溶解在氢氧化钠溶液中，持续搅拌1h以上以分散均匀。
5.按权利要求1-4任一所述的Cu-Pd合金修饰Bi4Ti3O2纳米棒的制备方法，其特征在于：在180℃左右的温度下反应时间为24h。
6.按权利要求1-4任一所述的Cu-Pd合金修饰Bi4Ti3O2纳米棒的制备方法，其特征在于：上述产物洗涤干燥，称取0.1g溶于50mL水中超声1h确保完全分散。
7.按权利要求1-4任一所述的Cu-Pd合金修饰Bi4Ti3O2纳米棒的制备方法，其特征在于：向上述溶液中滴加不同比例含量的三水硝酸铜和二水硝酸钯，搅拌1h以确保完全吸附，其中预先配置三水硝酸铜溶液和二水硝酸钯溶液10mmol L-1以备滴加时所需。
8.按权利要求1-4任一所述的Cu-Pd合金修饰Bi4Ti3O2纳米棒的制备方法，其特征在于：预先配置0.1mol L-1硼氢化钠溶液，再向上述混合液中逐滴加入硼氢化钠并搅拌1h，硼氢化钠与包含钛酸铋的水溶液体积比为1：50。
9.按权利要求1-4任一所述的Cu-Pd合金修饰Bi4Ti3O2纳米棒的制备方法，其特征在于：搅拌结束后产物先用去离子水离心洗涤至中性，然后再用无水乙醇、去离子水洗涤数次，接着冷冻干燥4-7d，得到Cu-Pd合金修饰Bi4Ti3O2纳米棒。
10.按权利要求1-4任一所述的制备方法得到的Cu-Pd合金修饰Bi4Ti3O2纳米棒，其特征在于：用于光催化还原二氧化碳。
...【技术特征摘要】
1.一种cu-pd合金修饰bi4ti3o2纳米棒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将五水硝酸铋，钛酸四丁酯和十六烷基三甲基溴化铵均匀混溶在氢氧化钠溶液中，得到乳白色悬浮液；然后将此混合物置于防腐内衬层高压釜中180±20℃下反应24±10h，产物经洗涤干燥后收集；(2)将上述产物分散到去离子水中，超声处理后加入一定量的三水硝酸铜和二水硝酸钯，再向其中逐滴加入0.08-0.12mol l-1硼氢化钠，搅拌以确保试剂完全溶解；最后，对所得样品进行多次洗涤，并在70±15℃下烘干得到的cuxpdy-bto样品或经离心和洗涤后冷冻干燥得到cuxpdy-bto样品；
2.按权利要求1所述的cu-pd合金修饰bi4ti3o2纳米棒的制备方法，其特征在于：如在cu:pd的摩尔比为4：1的情况下，需配置10mmol l-1三水硝酸铜和二水硝酸钯溶液。
3.按权利要求1所述的cu-pd合金修饰bi4ti3o2纳米棒的制备方法，其特征在于：将五水硝酸铋，钛酸四丁酯和十六烷基三甲基溴化铵均匀混溶在氢氧化钠溶液中，然后将此混合物置于100ml特氟隆内衬高压釜中180℃下反应24h。
4.按权利要求1所述的cu-pd合金修饰bi4ti3o2纳米棒的制备方法，其特征在于：先将适量的五水硝酸铋，钛酸四丁酯和十六烷基三甲基溴化铵混合溶解在氢氧化钠溶液中，持续搅拌1h以上以分散均匀。
【专利技术属性】
技术研发人员：周勇，成婷婷，贾碧，何辉超，姚颖方，吴聪萍，邹志刚，
申请(专利权)人：江苏投特新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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