[发明专利]一种NPC-MoS2

说明书

本发明提供了一种合成NPC‑MoS₂/Bi₄O₅Br₂复合材料的制备方法，用于在紫外光下光催化还原二氧化碳的研究。具体技术方案：利用在合成片状Bi₄O₅Br₂的过程中加入含有石墨碳的棒状MoS₂，MoS₂材料与片状Bi₄O₅Br₂形成异质结构，其中石墨碳的存在加快了电子传输速率，异质结构有效促进了电子‑空穴的分离，提高了光催化还原CO₂的性能。本发明制备过程简单，催化剂稳定性高，利用片状卤氧化铋与常见的钼基材料相结合，将CO₂光催化还原为可利用的有机物质CO和CH₄，为环境问题和能源短缺提供了解决方案，具有显著的经济效益和应用前景。

技术领域

本发明属于催化材料技术领域，具体地说涉及一种应用于光催化还原CO₂的复合催化剂的制备方法及其应用。

背景技术

随着化石资源需求量的增加，导致出现的能源危机和环境问题成为人们关注的焦点。化石燃料燃烧产生的CO₂被转化为可利用的化学物质为全球变暖和能源问题提供了有效的解决方案。越来越多的学者从事研究CO₂的光催化还原材料，对于单纯的半导体材料因其较大的光谱带隙和较高的电子空穴重组率限制了它们在光催化领域的应用。最近，由于其高孔隙率和可调组成，金属有机物框架(MOFs)在能源转换系统中显示出巨大潜力。通过热或化学处理方法，MOF很容易变成MOF衍生的碳纳米材料。较高的电导率使MOF衍生的碳纳米材料可以较好的应用于CO₂转化过程。基于对半导体和MOF衍生的碳纳米材料的研究，将两个材料耦合吸引了很多学者的关注，因为它可以扩展宽带隙材料的太阳光谱利用率，加速光生电子和空穴的分离，进而提高光催化活性。

由于其丰富，低价和高活性，MoS₂基催化剂吸引了相当多研究者的关注，制备MoS₂的方法多种多样，不同形貌的MoS₂具有不同的活性。以Mo-MOF为前驱体，利用CVD沉积法将硫脲和Mo-MOF在高温下煅烧制得的棒状MoS₂，因其含有石墨碳而具有良好的导电性，由于较快的电子复合率，导致单纯的MoS₂在光催化领域还有待改进，因此将其与其他半导体材料结合可以促进电荷转移并提高光催化效率。Bi₄O₅Br₂材料由于其能带隙适合可见光吸收和可控制的形貌，已被广泛用于光催化反应中。这里我们选择片状Bi₄O₅Br₂和含有氮掺杂碳的MoS₂纳米棒为研究对象，通过不同含量NPC-MoS₂的加入，与片状Bi₄O₅Br₂构成异质结，提高了光催化还原CO₂的能力。

发明内容

本发明提供了一种新型光催化剂的制备方法和应用，该催化剂避免使用贵金属光敏剂，对还原CO₂为CO和CH₄具有较高的活性，在循环测试后仍保持良好的稳定性，且制备工艺简单，成本低，为新能源和新型催化剂的开发提供了新的研发思路。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

技术方案：

一、本发明提供了新型光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)利用CVD生长系统合成含有石墨碳的NPC-MoS₂