[发明专利]一种核壳结构还原二氧化碳光催化剂及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种核壳结构还原二氧化碳光催化剂，其特征在于，所述核壳结构还原二氧化碳光催化剂是由3D蜂窝状的氮掺杂石墨碳框架的碳材料和含铜化合物经过聚合物热处理反应得到核壳结构。

2.根据权利要求1所述的核壳结构还原二氧化碳光催化剂，其特征在于，所述3D蜂窝状的氮掺杂石墨框架的碳材料是三聚氰胺、石墨烯、石墨碳、尿素和聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的核壳结构还原二氧化碳光催化剂，其特征在于，所述含铜化合物为醋酸铜或硝酸铜中的任意一种。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的核壳结构还原二氧化碳光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将含铜化合物和3D蜂窝状的氮掺杂石墨碳框架的碳材料溶于去离子水中，在室温下进行磁搅拌，将混合物保持在80-100℃搅拌干燥，形成淡蓝色的粉末，从而获得Cu和Cu₂O纳米颗粒嵌入3D蜂窝状的氮掺杂石墨碳框架复合材料的前驱体；

(2)将步骤(1)中干燥后的样品在惰性气体保护下于管式炉中煅烧，升温至500-700℃，恒温0.5-2h，升温速率1-10℃/min，得到Cu和Cu₂O嵌入3D蜂窝状的氮掺杂石墨碳框架复合材料。

5.根据权利要求4所述的核壳结构还原二氧化碳光催化剂的制备方法，其特征在于，所述含铜化合物为硝酸铜，所述3D蜂窝状氮掺杂石墨碳框架的碳材料为聚乙烯吡咯烷酮，二者质量比为3:2。

6.根据权利要求4所述的核壳结构还原二氧化碳光催化剂的制备方法，其特征在于，所述惰性气体为氮气或氩气中的任意一种。

7.根据权利要求4所述的一种核壳结构还原二氧化碳光催化剂的制备方法，其特征在于，所述升温速率为5℃/min，煅烧温度为500℃，恒温时间为1h。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的核壳结构还原二氧化碳光催化剂在光催化还原二氧化碳中的应用。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的一种核壳结构还原二氧化碳光催化剂在光催化CO₂还原薄膜的制备中的应用，其特征在于，将所述的核壳结构还原二氧化碳光催化剂放入到玻璃培养皿中，加入去离子水，所述核壳结构还原二氧化碳光催化剂与去离子水用量质量/体积比为10:1，超声将催化剂分散1-5min，将培养皿置于烘箱中，在50-70℃下干燥，最后将去离子水均匀分布在干燥的催化剂表面，从而获得光催化CO₂还原薄膜。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述核壳结构还原二氧化碳光催化剂用量为50mg，去离子水用量为5ml，超声分散时间为3min，干燥温度为60℃。