[发明专利]一种负载型AgPt合金光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种负载型AgPt合金光催化剂及其制备方法和应用。所述光催化剂包括：纳米级金属氧化物半导体载体，以及负载于所述载体上的AgPt合金纳米颗粒；所述AgPt合金纳米颗粒与所述载体之间形成肖特基异质结。该催化剂主要以AgPt合金纳米颗粒为核心催化活性组分，以金属氧化物半导体为载体和吸光中心，其中，AgPt合金以纳米颗粒的形式均匀负载在纳米尺度的金属氧化物半导体表面，这种负载型AgPt合金光催化剂不仅结构稳定，而且应用在光催化固氮反应中具有极高的催化活性。

技术领域

本发明属于光催化剂技术领域，更具体地，涉及一种负载型AgPt合金光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

氨(NH₃)作为一种化工原料，在人类生产生活中有着诸多应用，可用于合成化肥、高分子、制药等领域。其中，尤为重要的是，NH₃是合成含氮化肥的重要前驱体，为人类粮食增产发挥重要的作用。目前的工业固氮主要是通过经典的Haber-Bosch工艺，该工艺需在严苛的条件下(15～25MPa，350～550℃)，将N₂与H₂化合生成氨气。目前该反应约占全球每年能源总消耗量的2％，每年CO₂释放量约占全球的3％。此外，用于合成氨的原料H₂主要来自甲烷的重整或水煤气变换反应，该过程也同样造成大量的能源消耗和温室气体的排放。因此，随着当今化石能源的日益枯竭和日趋严峻的环境形势，发展节能环保的固氮工艺变得尤为重要。

太阳能作为一种清洁能源，有供应量大和可持续的优势。利用光催化技术将太阳能转化为化学能，已被认为是解决未来能源问题的最佳途径之一。因此发展太阳能光催化固氮反应技术是非常有意义的。其中，光催化固氮反应，就是在常温常压下，利用光催化剂，在太阳光的作用下，催化N₂和H₂O反应生成NH₃和O₂，该过程不需要其他外界能量的摄入，不仅环保节能，而且可以用H₂O来代替H₂提供氢源。但是，目前光催化固氮反应存在催化效率低的问题，因此，开发高一种高效的光催化剂是提升反应效率的关键。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种负载型AgPt合金光催化剂。

本发明的第二个目的在于提供一种负载型AgPt合金光催化剂的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供一种负载型AgPt合金光催化剂在光催化氮气还原合成氨中的应用。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

第一方面，本发明提供一种负载型AgPt合金光催化剂，所述光催化剂包括：纳米级金属氧化物半导体载体，以及负载于所述载体上的AgPt合金纳米颗粒；所述AgPt合金纳米颗粒与所述载体之间形成肖特基异质结。

进一步，所述纳米级金属氧化物半导体为TiO₂、CeO₂或In₂O₃。

进一步，所述AgPt合金纳米颗粒的负载量为0.6～3.5wt.％。

进一步，所述AgPt合金纳米颗粒中，Ag和Pt的质量比为0.4～3:0.1～0.5。

进一步，所述AgPt合金纳米颗粒的粒径为2～5nm。

第二方面，本发明提供一种上述负载型AgPt合金光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

在含有Ag盐和Pt盐的前躯体溶液中加入纳米级金属氧化物半导体，充分混合，在避光条件下通入稀有气体脱除氧气后，进行光照处理，即得。

进一步，在上述方法中，所述含有Ag盐和Pt盐的前躯体溶液的溶剂为甲醇和水。