[发明专利]一种氧化亚铜二氧化钛复合结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于催化领域，尤其涉及一种氧化亚铜二氧化钛复合结构及其制备方法。

背景技术

近年来，温室效应受到普遍关注，其主要温室气体二氧化碳的排放主要是由于矿石能源的燃烧。然而矿石能源在未来的几十年依然是主要的能量来源。因此近几十年各类减排技术，如二氧化碳吸附储存并利用二氧化碳作为原料生产化工产品，都成为研究的热点。在这些技术中，光催化还原二氧化碳成高附加值的化学品如甲烷非常具有经济价值。

然而，当前光催化还原二氧化碳的效率普遍较低。目前国际上在二氧化碳光催化还原的研究上有所报道，Oomman K.Varghese等人(Varghese,O.K.；Paulose,M.；LaTempa,T.J.；Grimes,C.A.,High-Rate Solar Photocatalytic Conversion of CO₂and Water Vapor to Hydrocarbon Fuels,Nano Letters,731-737,2009)和Kamila等人(Koci,K.；Mateju,K.；Obalova,L.；Krejcikova,S.；Lacny,Z.；Placha,D.；Capek,L.；Hospodkova,A.；Solcova,O.,Effect of silver doping on the TiO₂for photocatalytic reduction of CO₂,Applied Catalysis B-Environmental,239-244,2010)利用光催化剂二氧化钛及其与重金属的复合物，此类催化剂大多只能够利用紫外光而不能有效利用太阳光中的可见光，并且贵金属的价格高昂，导致催化剂成本提高。由此，对能够利用可见光的廉价催化剂的研究非常有必要。

氧化亚铜是一种常见窄带半导体材料，对可见光具有高吸收系数，并且具有廉价和无毒的特性。在光催化还原二氧化碳的研究中，氧化亚铜却常常只作为助剂来修饰宽带半导体，如Huiling Li等人(Li,H.L.；Lei,Y.G.；Huang,Y.；Fang,Y.P.；Xu,Y.H.；Zhu,L.；Li,X.,Photocatalytic reduction of carbon dioxide to methanol by Cu₂O/SiC nanocrystallite under visible light irradiation,Journal of Natural Gas Chemistry,145-150,2011)报道，发挥光敏化剂的作用；也有少数氧化亚铜作为催化剂主体与贵金属复合，如Albertus D.Handoko(Handoko,A.D.；Tang,J.W.,Controllable proton and CO₂photoreduction over Cu₂O with various morphologies,International Journal of Hydrogen Energy,13017-13022,2013)在氧化亚铜的基础上修饰RuOx。

而且，以上的氧化亚铜都是以实心形态发挥光催化的作用，而空心结构的氧化亚铜从未被报道过在该领域发挥作用。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种氧化亚铜二氧化钛复合结构及其制备方法。复合结构以氧化亚铜空心球为核、以无定形二氧化钛为壳构筑氧化亚铜二氧化钛空心球核壳复合结构。由于二氧化钛在氧化亚铜外层，一定程度上抑制氧化亚铜的光腐蚀带来的不稳定性，可应用于光催化还原CO₂，进一步提高光催化还原二氧化碳的效率。

本发明的目的之二在于提供一种氧化亚铜二氧化钛核壳复合结构的制备方法。该方法可合成单分散性良好，稳定性好的氧化亚铜二氧化钛核壳结构空心球核壳复合结构，制备过程简单，在温和条件下即可完成，重复性良好，且此方法具有普适性，此合成方法可以适用于多种不稳定金属氧化物二氧化钛核壳复合结构的合成。

本发明的目的之三在于提供一种本发明所得氧化亚铜二氧化钛核壳复合结构的用途，用于非均相催化剂用于光催化领域，如光催化还原二氧化碳成甲烷。

为达上述目的之一，本发明采用如下技术方案：