[发明专利]一种异质结复合材料及其应用

说明书

本发明提供一种异质结复合材料及其应用，属于复合材料领域，异质结复合材料为g‑Csubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;/P25/NiFe‑LDH异质结复合材料，由水滑石前驱水溶液、g‑Csubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;纳米片和P25在高温环境中制备成。异质结复合材料用于将二氧化碳在光催化作用下还原为一氧化碳。本发明将半导体材料g‑Csubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;、P25及水滑石构建异质结结构，可利用异质结的光催化协同作用有效提高了复合材料的光催化性能，CO产率可达161.79μmol/g，约为纯LDHs粉体材料的4.82倍，大大提高了光催化COsubgt;2/subgt;还原反应的产率，复合材料具有良好的光催化稳定性。

技术领域

本发明涉及复合材料领域，尤其涉及一种异质结复合材料及其应用。

背景技术

由于对化石燃料的大量使用，燃烧产生的大量二氧化碳(CO₂)已经给人们的生活造成了很大影响。由于温室效应导致的冰川融化、海平面上升等问题也影响到人类和动物的栖息地安全。因此，利用绿色清洁能源太阳能将二氧化碳转换成可再生能源是解决二氧化碳大量排放的最佳方法之一，通过光催化有效降低大气中二氧化碳浓度从而减缓温室效应刻不容缓。光催化二氧化碳还原(CO₂PR)，利用具有合适带隙的半导体光催化材料，在太阳光照射下，将CO₂还原成其他更有效含碳化学材料(如CO、CH4等)，在减少碳排放改善温室效应的同时，能够把CO₂转换成有用的基本化工原材料，实现CO₂的资源化利用。

二氧化碳光催化还原反应(CO₂PR)的先进研究一直吸引着人们对这一领域的兴趣，一系列半导体光催化材料都被广泛研究用以解决二氧化碳过度排放的问题。具有合适带隙的半导体光催化材料，在受到光激发后，会产生电子和空穴对，进而电子转移到表面受体分子上，从而实现高效还原反应。通过在催化材料表面的CO₂吸附使得CO₂惰性分子首先被活化，从而降低CO₂接受电子攻击的难易程度，进而促进还原过程中电子和质子的转移、旧键的断裂以及新键的生成。当然，在反应过程中也不可避免地会有载流子复合现象，严重抑制了光催化活性，因此在CO₂PR的发展过程中，探索研发更高效、载流子分离更优异的光催化材料势在必行。

二氧化钛(TiO₂)作为一种具有稳定、廉价、制备工艺简单以及储量丰富等多种优点的光催化材料，被作为优异半导体光催化材料用于二氧化碳光催化还原的研究中。空白二氧化钛电子和空穴复合严重，其光催化活性较低；而以二氧化钛为基底，通过异质结构的制备和助催化材料的负载，能大幅提升材料的光催化活性，加速电子传输，抑制光生电子和空穴复合，延长电子寿命，提升光催化二氧化碳还原活性和选择性。现有光催化二氧化碳还原反应，具有以下缺点：1、催化材料中贵金属部分成本昂贵，储量较小，不利于工业化。2、电子和空穴分离能力低，光催化二氧化碳还原活性低、产物选择性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种异质结复合材料及其应用，解决现有二氧化碳还原材料容易团聚，活性不高的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种异质结复合材料，异质结复合材料为g-C₃N₄/P25/NiFe-LDH异质结复合材料，由水滑石前驱水溶液、g-C₃N₄纳米片和P25在高温环境中制备成。