[发明专利]一种全光谱响应二氧化碳还原复合光催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种全光谱响应二氧化碳还原复合光催化剂及其制备方法，所述复合光催化剂是Cu₂In₂ZnS₅/Gd₂O₂S:Tb复合物，Gd₂O₂S:Tb分散在Cu₂In₂ZnS₅上，Cu₂In₂ZnS₅为二维片状结构，Gd₂O₂S:Tb由Gd₂O₂S:Tb纳米片团聚而成。本发明的Cu₂In₂ZnS₅/Gd₂O₂S:Tb复合光催化剂在全光谱(紫外、可见及红外光)范围内均展现了优异的光吸收，能够作为一种有潜力的全光谱响应催化剂，被用于光催化还原二氧化碳和重金属离子，降解有机苯系和染料等有机污染物。本发明的微波辅助法简单容易，条件温和，操作方便，成本低廉，适合工业规模化生产。

技术领域

本发明涉及光催化材料领域，具体涉及一种可全光谱响应还原二 氧化碳的复合光催化剂及其制备方法。

背景技术

环境污染和能源短缺是二十一世纪人类可持续发展所面临的两 大难题。国际能源署在《世界能源展望2017》报告中指出，可再生能 源将成为满足能源需求的主力军，风能和太阳能将代替煤炭成为主要 能源来源。我国将新能源技术确定为要超前部署”的前沿技术专项 之一，明确提出要开发可再生能源利用，发展先进高效节能技术，抢 占能源科技竞争制高点。化石燃料消耗排放CO₂是碳家族中最为丰富、 廉价、易得的潜在碳资源，将其还原转换成各类有机燃料(一氧化碳、 甲酸、甲醛、甲醇、甲烷等)，是同时解决环境和能源问题的重要途 径之一。太阳能半导体光催化技术被公认为是最佳CO₂转化途径之 一，具有能耗低、操作简单、反应条件温和、无二次污染等优点。目 前，铋基半导体、硫化物、氧化物和Z体系催化剂在还原二氧化碳方 面均展现了诱人的前景。但是，大多催化剂仅仅能够响应紫外光或部 分可见光，红外光区域几乎未被利用，而且仍存在活性低和选择性差 的问题。为了有效利用太阳光，研制廉价、稳定、全光谱利用、高CO₂还原活性和选择性的光催化剂是半导体光催化领域迫切需要解决的 关键问题之一。

最近，科研工作者针对近红外响应的光催化剂进行了研究。利用 上转换荧光粉和碳量子点的光致发光特性，可使得半导体在近红外光 照射下展现出优异的催化活性(CN101642702A；CN102489288A； CN102125828A CN103316703A)。另外，红外光响应光催化剂如 Cu₂(OH)PO₄，Ag₂S₂O₇/Ag₂O，BiOBr/BiOCl，Bi₂WO₆也被相继公开 (CN103127946A；CN104174413A；CN105664981A；CN103301834A)。但 是，它们仍存在太阳能利用率低、成本高、活性低等问题，限制了光 催化还原CO₂技术的实际应用。因此，探索高效全光谱响应的还原CO₂催化剂，仍是一大挑战。