[发明专利]一种氧化铋/铋纳米片复合材料的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种氧化铋/铋纳米片复合材料的制备方法及应用，所述制备方法包括合成Bi₂O₃前躯体以及合成Bi₂O₃/Bi纳米片两大步骤。本发明有益效果在于：所需原料绿色无毒、来源丰富，方法重复性好，可大规模合成；本发明制备的材料可用于电催化还原二氧化碳。反应高效，操作简单，制备的材料稳定性好，具有很好的实用价值和应用前景。

技术领域

本发明属于无机纳米材料领域，具体涉及一种Bi₂O₃/Bi复合材料作电催化剂的制备方法及应用。

背景技术

从十九世纪末的工业革命开始，由于化石燃料燃烧的持续增加，大气中二氧化碳浓度达到前所未有的水平，过量的CO₂排放引起了全球变暖，沙漠化，冰川融化等一系列环境问题，引起了人们的广泛关注。因此，如何减少二氧化碳排放所造成的影响成为如今最为紧急的问题。为缓解当前的问题，有以下几个途径：(1)开发和使用环境友好的能源；(2)提高现存能源利用技术的效率；(3)CO₂的捕获和封存；(4)将CO₂转化为有用的产物。其中，将CO₂转化为有用的产物不仅可以降低CO₂的浓度，还可以产生CO、甲酸、甲醇等有用的新资源。因此，开发出高效的CO₂还原催化剂在环境、资源以及经济等方面都有重要的意义。

目前用于CO₂还原的技术主要有：微生物燃料电池技术；光催化还原技术；加氢气整合技术；电催化还原技术。其中电催化还原二氧化碳，因其高效、简单的方式，受到越来越多的关注和研究。CO₂分子在热力学上是稳定的，难以被激活以进一步转化成其他产物。为了实现CO₂的有效转化，关键问题是如何找到合适的催化剂和反应体系的发展。

目前，研究比较多的是贵金属Au、Ag或Cu、Sn、Pb等金属材料做还原催化剂，但这些材料面临着价格昂贵、过电势高、选择性不好，环境不友好等劣势。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种氧化铋/铋复合材料作电催化剂的制备方法及应用，采用高丰度且廉价元素Bi制备催化材料，具有高效的电催化活性，可应用于电催化还原二氧化碳。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种氧化铋/铋纳米片复合材料的制备方法，包括如下步骤：

S1合成Bi₂O₃纳米片组装的花球：

S1.1首先将硝酸铋溶解于硝酸溶液中，搅拌使其完全溶解；

S1.2向步骤S1.1最终得到的混合溶液中加入偏钒酸铵，搅拌状态下加入去离子水，持续搅拌使其完全溶解；

S1.3向步骤S1.2最终得到的混合溶液中缓慢滴加氢氧化钠溶液，继续搅拌，使溶液变成黄色不透明液体；

S1.4在高压反应釜中加入步骤S1.3中最终得到的混合溶液，将高压反应釜密封后放入干燥箱中，在80℃下恒温反应24h，反应结束后，自然冷却至室温，将获得的产物用去离子水和乙醇各离心3次并在真空干燥箱中60℃下烘干即可得到花球状的Bi₂O₃；

S2合成Bi₂O₃/Bi纳米片复合材料：

S2.1将步骤S1.4中合成的Bi₂O₃溶解在水合肼一水合物和水的混合溶液中，搅拌使其完全溶解；；