[发明专利]一种IrCu/TiO2

说明书

本发明公开了一种IrCu/TiO₂纳米片催化剂及其制备方法和应用，属于CO₂光催化还原技术领域。该方法包括将氯化铱和硝酸铜溶解到乙二醇中，通过微波辅助的方法制备IrCu合金；将所述IrCu合金溶于乙醇中，通过浸渍的方式滴入TiO₂纳米片乙醇溶液中，水浴蒸干，烘干研磨，得到IrCu/TiO₂纳米片催化剂。该催化剂在CO₂光催化还原反应中表现出极为优异的活性、CH₄选择性。

技术领域

本发明属于CO₂光催化还原技术领域，具体涉及一种IrCu/TiO₂纳米片催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着工业化和化石燃料的燃烧，大气中的二氧化碳浓度越来越高，2019年5月竟然达到 417ppm，这导致对可再生清洁能源和控制碳排放的迫切愿望。众所周知，二氧化碳是一种常见的温室气体，其大气中浓度与冰川消融、海平面上升、海洋酸化和南极大陆架坍塌等长期气候变化密切相关。因此，以扩大可再生能源太阳能的利用和减少温室气体CO₂排放为目标，开发将太阳能转化为化学能源的高效的CO₂光催化剂具有十分重要的意义。

与传统纳米TiO₂相比，二维锐钛矿型TiO₂纳米片(NS)具有成本低、比表面积大、氧空位多、光催化载体转移快等优点，在光催化领域引起了广泛关注。然而，由于其大量应用仍存在一些局限性，如光生电子与空穴的快速重组、可见光吸附较少、量子效率低等。因此，高效的TiO₂ NS基光催化剂的研究投入了大量的精力。为了提高TiO₂ NS的光催化性能，人们采取了多种策略，包括非金属N、S元素杂化、有机修饰和金属掺杂。一般来说，Cu、Ag、 Au等金属掺杂TiO₂ NS，由于其表面等离子体效应，可以促进光生载流子的迁移，提高光照下的光电子转移效率，从而增强催化剂对CO₂光还原的活性。然而，纯金属掺杂由于总产量和CH₄选择性较低而被限制。合金在助催化剂表面提供不同的局部原子排列，并提供配对的反应位点来引导CO₂转化为目标产物并抑制副反应。此外，合金的电子结构和几何构型也可以根据不同金属比例进行调变。

以往的文献研究大多集中在AuCu，PdCu，AuPd等合金，但是总产量和CH₄选择性并不算太高。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明要解决的技术问题在于提供一种IrCu/TiO₂纳米片催化剂的制备方法。本发明要解决的另一个技术问题在于提供一种IrCu/TiO₂纳米片催化剂。本发明要解决的技术问题还有一个是提供一种IrCu/TiO₂纳米片催化剂在光催化CO₂还原催化中的应用。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种IrCu/TiO₂纳米片催化剂的制备方法，采用乙二醇还原制备IrCu合金纳米粒子，将所述IrCu合金溶于乙醇中制得IrCu合金乙醇溶液，通过浸渍的方式将IrCu合金乙醇溶液滴入TiO₂纳米片与乙醇的混合溶液中，水浴蒸干，烘干研磨，得到IrCu/TiO₂纳米片催化剂。

所述IrCu/TiO₂纳米片催化剂的制备方法，IrCu合金中Ir、Cu金属的物质的量之比为 1:1～8:1。

所述IrCu/TiO₂纳米片催化剂的制备方法，在65～75℃条件下烘干5～7h。

所述IrCu/TiO₂纳米片催化剂的制备方法，乙二醇还原制备IrCu合金纳米粒子，包括以下步骤：