[发明专利]一种复合催化剂薄膜及其制备方法和用途

说明书

本发明提供一种复合催化剂薄膜的制备方法，包括如下步骤：将金属酸酯与醇混合制备前驱物；采用多孔材料溶液涂覆于基体上；再涂覆所述前驱物；煅烧即获得所述复合催化剂薄膜。本发明中公开的制备方法及其获得的催化剂用于二氧化碳的光催化转化，具有较高的光活性，能够高选择性的生成甲醇、乙醇等产物。

技术领域

本发明涉及一种催化剂及其制备方法和用途，特别是涉及一种复合催化剂薄膜及其制备方法和用途。

背景技术

由于温室效应的逐渐增加，人们对二氧化碳的催化转化研究越来越深入。目前，广泛研究的二氧化碳还原方法主要包括催化加氢还原法、光催化还原、热化学还原和生物还原等。其中热化学还原对反应仪器设备的要求更高；而光催化还原二氧化碳，从清洁、可持续的太阳能利用的观点出发，更具有吸引力。与其他形式的二氧化碳转化过程不同，光催化还原可以直接利用太阳光来诱导二氧化碳的还原。在阳光的照射下，利用光催化剂可以将二氧化碳转化为可利用的燃料和化学物质，在解决环境和能源问题方面具有极大潜力。

目前研究较多的光催化剂主要为金属氧化物，其中以二氧化钛为代表。二氧化钛由于具有较高的光催化活性、很强的耐腐蚀能力，且光学性质稳定、无毒，价格相对较低等优点，因此是应用较多的一种光催化剂。而纳米二氧化钛因其粒径的减小，能够大大缩短光生载流子迁移到表面的时间，从而降低了电子-空穴在体相的复合几率，有望提高光催化还原的效率。

但单一金属氧化物也面临着比表面积较小、太阳光利用率低等缺点，为提高二氧化碳的转化率，寻找具有高催化活性和高选择性的光催化剂是未来的发展方向。如今常用的方法是对金属氧化物进行改性，包括金属掺杂、非金属掺杂、金属氧化物复合、有机物复合等，这些方法可以有效减小金属氧化物的粒径、增加比表面积，进而极大提升光催化活性，而太阳光的利用率较低依然是一项需要解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种复合催化剂薄膜及其制备方法和用途，用于解决现有技术中二氧化碳催化转化效率低及选择性不佳的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明是通过以下技术方案获得的。

本发明提供一种复合催化剂薄膜的制备方法，包括如下步骤：

1)将金属酸酯与醇混合制备前驱物；

2)采用多孔材料溶液涂覆于基体上；

3)再涂覆所述前驱物；

4)煅烧即获得所述复合催化剂薄膜。

优选地，步骤1)中，所述金属酸酯为选自钛酸四乙酯、锆酸四丁酯、钼酸酯和铝酸酯中的一种或多种。

优选地，步骤1)中，所述醇为选自甲醇、乙醇、丙醇和异丙醇中的一种或多种。

优选地，步骤1)中，金属酸酯与醇的质量比为(1.5～20)：40。

优选地，步骤1)中，所述混合在惰性气氛在进行。所述惰性气氛包括氮气、氩气和氦气中的一种或多种。由于原料组分金属酸酯不稳定，容易与空气中物质发生反应而发生化学变化，本申请中混合时采用惰性气氛保护。

优选地，步骤1)中，采用超声进行混合。

优选地，步骤2)中，所述多孔材料为选自ETS-10分子筛、ZSM-5分子筛、SAPO-34分子筛和MCM-68分子筛中的一种或多种。

优选地，步骤2)中，所述多孔材料的溶液的溶剂为乙二醇。

优选地，步骤2)中，多孔材料溶液的浓度为1wt％～5wt％。更优选地，步骤2)中，多孔材料溶液的浓度为3wt％～5wt％。

优选地，步骤2)中，所述基体为玻璃板。