【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体，具体涉及一种负载有au原子的中空coco-ldh及其制备方法与应用。
技术介绍
1、以co2为反应物的光催化还原反应能够利用太阳能将co2高效转化为高附加值的化工产品(co和ch4)。许多常见的半导体材料，如tio2、g-c3n4、cds、钙钛矿和铋基材料，都有潜力作为光催化剂实现高效的co2转化。然而，由于光生载流子复合率高、光照利用率不足等原因，造成了目前co2还原效率低，限制了co2光催化还原技术的推广。
2、在众多半导体光催化剂中，层状双金属氢氧化物（ldhs）是一种新型半导体光催化材料，它具有独特的层状结构、主体层金属阳离子可调性等优势，在光催化等领域被广泛研究。但目前ldhs的层状结构容易堆叠，比表面积较小和使得反应活性位点被覆盖，并且造成了光生电子-空穴传输距离的增加，光催化量子效率非常低。因此，将ldhs的纳米片以中空结构方式组装，将能够阻止片状结构的堆叠，促进光生电子-空穴对的分离。另一方面，在ldhs上负载贵金属能够有效提升ldhs的光催化活性。
3、然而，现有负载贵金属的ldhs存在贵金属原子利用率低、活性中心不明确且光催化活性仍然较低的问题。
技术实现思路
1、因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的负载贵金属的ldhs存在贵金属原子利用率低、活性中心不明确且光催化活性仍然较低的缺陷，从而提供一种负载有au原子的中空coco-ldh及其制备方法与应用。
2、为此，本专利技术提供了以下技术方
3、第一方面，本专利技术提供了一种负载有au原子的中空coco-ldh，所述au原子以单原子的形式负载在所述中空coco-ldh上。
4、第二方面，本专利技术提供了上述中空coco-ldh的制备方法，包括以下步骤：
5、s1、取六水合硝酸钴加入至zif-67分散液中，于70-90 ℃的条件下进行第一反应20-40min，得到反应产物；
6、s2、分离所述反应产物中的固体，经第一清洗和第一干燥，得到中空coco-ldh；
7、s3、取所述中空coco-ldh制备coco-ldh分散液，并加入氯金酸进行第二反应。
8、在一种可选的实施方式中，步骤s3中，所述第二反应的反应条件包括：
9、反应温度为20-30℃，反应时间为50-70 min。
10、在一种可选的实施方式中，步骤s1中，所述zif-67和所述六水合硝酸钴的质量比是1：（2-4）；
11、和/或，在步骤s3中，所述中空coco-ldh和所述氯金酸的质量比是1：（0.01-0.05）。
12、在一种可选的实施方式中，所述制备方法还包括制备所述zif-67的步骤：
13、s11、称取六水合硝酸钴溶于水中，并加入十六烷基三甲基溴化铵，形成a溶液；
14、s12、称取2-甲基咪唑溶于水中，形成b溶液；
15、s13、将所述a溶液倒入到所述b溶液中，搅拌，离心，洗涤，干燥，得到所述zif-67。
16、在一种可选的实施方式中，步骤s11中，所述六水合硝酸钴和所述十六烷基三甲基溴化铵的质量比为1：（0.0083-0.0417）；
17、和/或，步骤s12中，所述六水合硝酸钴和所述2-甲基咪唑的质量比是1：（10-18）。
18、在一种可选的实施方式中，步骤s2中，所述第一干燥的条件包括：干燥温度为70-90 ℃，干燥时间为1.5-2.5 h；
19、和/或，步骤s3中还包括分离所述第二反应的反应产物中的固体并进行第二清洗和第二干燥的操作；
20、所述第二干燥的条件包括：干燥温度为70-90 ℃，干燥时间为1.5-2.5 h。
21、在一种可选的实施方式中，所述zif-67分散液的溶剂为乙醇，所述coco-ldh分散液的溶剂为水。
22、第三方面，本专利技术提供了上述中空coco-ldh或者采用上述制备方法制备得到的中空coco-ldh在制备光催化剂中的应用。
23、第四方面，本专利技术提供了上述中空coco-ldh或者采用上述制备方法制备得到的中空coco-ldh在光催化co2还原中的应用。
24、本专利技术技术方案，具有如下优点：
25、1. 本专利技术提供的负载有au原子的中空coco-ldh（coco-ldh-au），au原子以单原子的形式负载在所述中空coco-ldh上，因而该中空coco-ldh具有较大的au原子利用效率、明确的活性中心和出色的光催化活性。
26、具体地，实验结果表明，该coco-ldh-au具有优异的光催化co2还原性能，产生co的产率最高能达到20.3 μmol/g/h，相较于coco-ldh提高了7倍。研究发现，coco-ldh负载单原子au后，具有良好的吸光性能，优异的光生载流子分离能力。并且中空材料具有良好的co2吸附能力，为高效光催化co2还原性能提供了基础。
27、2. 本专利技术提供的中空coco-ldh的制备方法，以金属-有机骨架（zif-67）为模板，利用六水合硝酸钴在70-90 ℃的条件下进行刻蚀反应20-40min，制备出中空coco-ldh，再将制备出的中空coco-ldh与氯金酸进行反应，在中空coco-ldh上完成au原子的单原子负载。
28、具体地，在制备中空coco-ldh时，采用了较高的刻蚀温度（70-90 ℃）以促进刻蚀的速度，再配合较短的刻蚀时间（20-40min），使得上述方法能够在短时间内生成厚度较薄的片状coco-ldh。相较于厚度较厚的coco-ldh，厚度较薄的片状coco-ldh更容易丢失表面氧原子，从而形成表面具备氧空位的中空coco-ldh。将该中空coco-ldh与氯金酸接触后，材料表面的氧空位具备还原能力，能够在常温下使au离子原位自还原成au原子，进而制备得到负载有单原子au的中空coco-ldh上。
29、3. 本专利技术提供的中空coco-ldh的制备方法，在将coco-ldh分散液与氯金酸接触后，控制反应时间为50-70min，较短的反应时间能够防止au原子在中空coco-ldh表面堆积，更加有利于单原子au的负载。
30、4. 本专利技术提供的中空coco-ldh的制备方法，在制备zif-67时加入了十六烷基三甲基溴化铵，并控制六水合硝酸钴和十六烷基三甲基溴化铵的质量比为1：（0.0083-0.0417），能够制备得到尺寸合适（约为500nm）且反应位点较多的zif-67，实验研究发现，若十六烷基三甲基溴化铵的用量偏少，会导致zif-67的尺寸偏大，进而导致反应位点偏少，若十六烷基三甲基溴化铵的用量偏大，会导致zif-67的尺寸偏小，进而导致分离困难。
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1.一种负载有Au原子的中空CoCo-LDH，其特征在于，所述Au原子以单原子的形式负载在所述中空CoCo-LDH上。
2.一种如权利要求1所述的中空CoCo-LDH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S3中，所述第二反应的反应条件包括：
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述ZIF-67和所述六水合硝酸钴的质量比是1：（2-4）；
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括制备所述ZIF-67的步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤S11中，所述六水合硝酸钴和所述十六烷基三甲基溴化铵的质量比为1：（0.0083-0.0417）；
7. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述第一干燥的条件包括：干燥温度为70-90 ℃，干燥时间为1.5-2.5 h；
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述ZIF-67分散液的溶剂为乙醇，所述CoCo-LDH分散液的
9.权利要求1所述的中空CoCo-LDH或者采用权利要求2-8中任一项所述的制备方法制备得到的中空CoCo-LDH在制备光催化剂中的应用。
10.权利要求1所述的中空CoCo-LDH或者采用权利要求2-8中任一项所述的制备方法制备得到的中空CoCo-LDH在光催化CO2还原中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种负载有au原子的中空coco-ldh，其特征在于，所述au原子以单原子的形式负载在所述中空coco-ldh上。
2.一种如权利要求1所述的中空coco-ldh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s3中，所述第二反应的反应条件包括：
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述zif-67和所述六水合硝酸钴的质量比是1：（2-4）；
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括制备所述zif-67的步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤s11中，所述六水合硝酸钴和所述十六烷基...
【专利技术属性】
技术研发人员：闫子璇，杨丽芸，李义磊，武标，李发堂，陈力铭，薛子祎，石笑晗，张佳宇，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：发明
国别省市：
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