[发明专利]氧化锌量子点-铌酸钾光催化剂的制备方法及该催化剂的用途

说明书

本发明公开了一种氧化锌量子点‑铌酸钾光催化剂的制备方法及该催化剂的用途，以氯化锌、氢氧化钠、三乙二醇为原料，采用溶剂热法制备氧化锌量子点。以氢氧化钾、五氧化二铌、盐酸为原料，采用二次水热法制备片状铌酸钾，并负载氧化锌量子点。本发明所用原料廉价易得，操作简便，将制备好的催化剂应用于异丙醇溶液中光催化还原CO₂制备甲醇，具有较高的产率。

技术领域

本发明关于一种新型光催化剂的制备，该催化剂应用于光催化还原二氧化碳领域。

背景技术

当今，石油、煤、天然气等化石燃料的大量燃烧导致大气中CO₂的浓度急剧增加，引起温室效应，严重影响人类的生存与发展。如何及时有效的减少、利用CO₂迫在眉睫。光催化是仿照大自然中植物的光合作用，将CO₂转换成有机物，不仅综合利用CO₂，真正实现了碳循环，同时缓解了全球资源短缺的问题，具有重要的意义。

光催化反应中光生电子与空穴的快速复合导致催化活性降低、催化剂可见光活性低等问题不容忽视。尽管国内外研究学者通过对半导体催化剂表面沉积贵重金属、与窄禁带半导体催化剂复合、掺杂离子、染料敏化等表面修饰的方法，有效的提高光催化的反应活性和光能的利用率，但仍然不能解决光催化的根本问题。因此，探究开发新型具有高催化活性和宽光谱响应(包括紫外及可见光)的半导体光催化剂成为光催化还原CO₂课题主要的研究方向。

本发明以氧化锌量子点和片状铌酸钾KNb₃O₈作为光催化剂，制备出具有耦合光催化活性的异质结型光催化剂，并应用于异丙醇溶液中光催化还原CO₂制备甲醇，获得较高的产率。

发明内容

本发明要解决的技术问题：制备一种具有较高光催化活性的异质结型光催化剂，以异丙醇作为反应物与溶剂，在紫外光照射下，该催化剂对还原CO₂为甲醇具有较高活性。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种氧化锌量子点-铌酸钾光催化剂的制备方法，包括以下步骤：1)以氯化锌、氢氧化钠、三乙二醇为原料，采用溶剂热法制备氧化锌量子点；2)以氢氧化钾、五氧化二铌、盐酸为原料，采用二次水热法制备片状铌酸钾，3)将铌酸钾负载氧化锌量子点。

其中，步骤1)具体包括：

(1)将氯化锌溶解于三乙二醇中；

(2)将氢氧化钠溶解于三乙二醇中；

(3)将上述两种溶液放入超声波仪器中超声1h；

(4)将超声好的两种溶液在500rpm的磁力搅拌下，油浴加热90℃冷凝回流3h，然后再升温至120℃反应1h；

(5)将反应好的溶液冷却至室温；

(6)用无水乙醇和去离子水洗涤3次得淡黄色产物。

其中，步骤2)具体包括：

(1)将氢氧化钾(KOH)溶于去离子水中，磁力搅拌均匀至透明无色溶液；

(2)将五氧化二铌(Nb₂O₅)加入上述无色溶液中，继续磁力搅拌；

(3)将上述白色浑浊液移至聚四氟乙烯的反应釜中，水热反应180℃48h；

(4)待反应结束后，将反应釜取出冷却至室温得澄清溶液；

(5)将上述溶液取出至烧杯中，并放入恒温25℃的恒温冷凝水域中，在磁力搅拌下缓慢滴入盐酸，调节反应体系的PH至5-6；