本發(fā)明涉及催化，尤其涉及一種srnb2o6-x納米纖維材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、全球工業(yè)的迅猛發(fā)展導(dǎo)致大氣中co2含量急劇增加，嚴(yán)重破壞了自然界的碳循環(huán)平衡，與之相關(guān)的能源與環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重，已經(jīng)引起世界范圍內(nèi)的密切關(guān)注。

2、光催化技術(shù)能夠模擬自然界光合作用，利用太陽(yáng)能將過(guò)剩的co2轉(zhuǎn)化為高附加值化學(xué)品，有助于降低對(duì)傳統(tǒng)化石能源的依賴(lài)。由于直線(xiàn)型結(jié)構(gòu)的co2分子具有熱力學(xué)穩(wěn)定性(c＝o的解離能高達(dá)750kj·mol-1)，使得co2分子的活化成為一個(gè)極具挑戰(zhàn)的研究課題。因此，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)能夠高效吸附co2的光催化劑，以此實(shí)現(xiàn)co2分子的可持續(xù)快速轉(zhuǎn)化，是解決能源危機(jī)和環(huán)境污染的有效途徑。

3、眾所周知，光催化co2還原的第一步是co2吸附在光催化劑的表面，因此吸附行為被認(rèn)為是影響co2轉(zhuǎn)化效率的重要因素之一。有研究表明，路易斯酸堿對(duì)有助于co2分子的吸附活化。常見(jiàn)的用于co2還原的路易斯酸堿對(duì)光催化劑有in(oh)3–x(acs?catal.2023,13,6214-6221)、znin2s4–alooh(catalysis?science&technology?2024,14(10),2868-2875.)、in@inoxhy(dalton?transactions2023,52(35),12543)，在這些光催化劑中，路易斯酸堿對(duì)在空間內(nèi)為隨機(jī)分布，且一般由氫氧根與金屬離子構(gòu)成，這些光催化劑雖然對(duì)co2分子具有一定的吸附活化作用，但吸附活化作用不明顯。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種srnb2o6-x納米纖維材料及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明提供的srnb2o6-x納米纖維材料作為酸堿對(duì)光催化劑，對(duì)co2具有高吸附性，在光催化co2還原反應(yīng)中表現(xiàn)出高催化活性。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種srnb2o6-x納米纖維材料，包括srnb2o6納米纖維，以及分布在所述srnb2o6納米纖維表面的路易斯酸堿對(duì)和氧空位；所述路易斯酸堿對(duì)中，路易斯酸為sr2+，路易斯堿為nb4+，所述路易斯酸和路易斯堿分別呈周期性排列；所述srnb2o6納米纖維由srnb2o6晶體組成。

4、優(yōu)選的，所述srnb2o6晶體為單斜晶系。

5、本發(fā)明提供了上述方案所述srnb2o6-x納米纖維材料的制備方法，包括以下步驟：

6、將srnb2o6納米纖維浸漬到還原性有機(jī)物溶液后取出，得到表面附著還原性有機(jī)物溶液的srnb2o6納米纖維；所述srnb2o6納米纖維由srnb2o6晶體組成；

7、將所述表面附著還原性有機(jī)物溶液的srnb2o6納米纖維在真空條件下進(jìn)行退火，所述srnb2o6納米纖維表面的nb5+被還原為nb4+同時(shí)形成氧空位，得到所述srnb2o6-x納米纖維材料。

8、優(yōu)選的，所述還原性有機(jī)物溶液中的還原性有機(jī)物包括醇和/或醛；所述還原性有機(jī)物溶液的濃度為0.05～0.5％。

9、優(yōu)選的，所述退火的溫度為200～400℃，保溫時(shí)間為1～2h。

10、優(yōu)選的，所述srnb2o6納米纖維的制備方法包括以下步驟：

11、將二價(jià)鍶鹽、五價(jià)鈮鹽和有機(jī)模板劑溶解到溶劑中，得到紡絲液；

12、將所述紡絲液進(jìn)行靜電紡絲，得到金屬鹽-模板劑復(fù)合納米纖維；

13、將所述金屬鹽-模板劑復(fù)合納米纖維在空氣氛圍下進(jìn)行煅燒，得到所述srnb2o6納米纖維。

14、優(yōu)選的，所述煅燒的溫度為500～850℃，保溫時(shí)間為1～6h。

15、優(yōu)選的，所述有機(jī)模板劑包括聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈和聚乙烯醇中的一種或多種。

16、優(yōu)選的，所述二價(jià)鍶鹽中sr和五價(jià)鈮鹽中nb的摩爾比為1:2；所述二價(jià)鍶鹽和五價(jià)鈮鹽的總質(zhì)量與有機(jī)模板劑的質(zhì)量比為(0.2～0.6)：1。

17、本發(fā)明提供了上述方案所述srnb2o6-x納米纖維材料或上述方案所述制備方法制備得到的srnb2o6-x納米纖維材料作為光催化劑在光催化還原co2反應(yīng)中的應(yīng)用。

18、本發(fā)明提供了一種srnb2o6-x納米纖維材料，包括srnb2o6納米纖維，以及分布在所述srnb2o6納米纖維表面的路易斯酸堿對(duì)和氧空位；所述路易斯酸堿對(duì)中，路易斯酸為sr2+，路易斯堿為nb4+，所述路易斯酸和路易斯堿分別呈周期性排列；所述srnb2o6納米纖維由srnb2o6晶體組成。本發(fā)明提供的srnb2o6-x納米纖維材料不同于現(xiàn)有的酸堿對(duì)光催化劑，具體的，在本發(fā)明中，路易斯酸堿對(duì)在纖維表面呈周期性排列，大大增加了酸性位點(diǎn)和堿性位點(diǎn)的數(shù)量，能夠大量吸附co2，提高co2活化能力，而且，本發(fā)明的納米纖維材料內(nèi)部由srnb2o6晶體組成，晶格應(yīng)力能夠防止路易斯酸堿對(duì)中的堿性位點(diǎn)與酸性位點(diǎn)結(jié)合，造成活性位點(diǎn)數(shù)量的急劇下降，而現(xiàn)有的光催化劑路易斯酸堿對(duì)隨機(jī)分布，數(shù)量一旦增多很容易發(fā)生酸性位點(diǎn)與堿性位點(diǎn)結(jié)合，因此，現(xiàn)有光催化劑中路易斯酸堿對(duì)數(shù)量較少；另一方面，本發(fā)明的路易斯酸堿對(duì)為雙金屬酸堿對(duì)，即路易斯酸和路易斯堿均為金屬離子，更具體的，路易斯酸為sr2+，路易斯堿為nb4+，其對(duì)co2分子的吸附活化作用明顯；再有，氧空位的存在也有利于co2分子的吸附和光的吸收。因此，本發(fā)明提供的srnb2o6-x納米纖維材料展現(xiàn)出優(yōu)異的光吸收、對(duì)co2具有高吸附性特點(diǎn)，使得其在光催化co2還原反應(yīng)中的活性大大提高。

技術(shù)特征：

1.一種srnb2o6-x納米纖維材料，包括srnb2o6納米纖維，以及分布在所述srnb2o6納米纖維表面的路易斯酸堿對(duì)和氧空位；所述路易斯酸堿對(duì)中，路易斯酸為sr2+，路易斯堿為nb4+，所述路易斯酸和路易斯堿分別呈周期性排列；所述srnb2o6納米纖維由srnb2o6晶體組成。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的srnb2o6-x納米纖維材料，其特征在于，所述srnb2o6晶體為單斜晶系。

3.權(quán)利要求1或2所述srnb2o6-x納米纖維材料的制備方法，包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述還原性有機(jī)物溶液中的還原性有機(jī)物包括醇和/或醛；所述還原性有機(jī)物溶液的濃度為0.05～0.5％。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述退火的溫度為200～400℃，保溫時(shí)間為1～2h。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述srnb2o6納米纖維的制備方法包括以下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述煅燒的溫度為500～850℃，保溫時(shí)間為1～6h。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述有機(jī)模板劑包括聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈和聚乙烯醇中的一種或多種。

9.根據(jù)權(quán)利要求6或8所述的制備方法，其特征在于，所述二價(jià)鍶鹽中sr和五價(jià)鈮鹽中nb的摩爾比為1:2；所述二價(jià)鍶鹽和五價(jià)鈮鹽的總質(zhì)量與有機(jī)模板劑的質(zhì)量比為(0.2～0.6)：1。

10.權(quán)利要求1或2所述srnb2o6-x納米纖維材料或權(quán)利要求3～9任一項(xiàng)所述制備方法制備得到的srnb2o6-x納米纖維材料作為光催化劑在光催化還原co2反應(yīng)中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種SrNb<subgt;2</subgt;O<subgt;6?x</subgt;納米纖維材料及其制備方法和應(yīng)用，涉及催化技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供的SrNb<subgt;2</subgt;O<subgt;6?x</subgt;納米纖維材料，包括SrNb<subgt;2</subgt;O<subgt;6</subgt;納米纖維，以及分布在所述SrNb<subgt;2</subgt;O<subgt;6</subgt;納米纖維表面的路易斯酸堿對(duì)和氧空位；其中，路易斯酸為Sr<supgt;2+</supgt;，路易斯堿為Nb<supgt;4+</supgt;，所述路易斯酸和路易斯堿分別呈周期性排列；所述SrNb<subgt;2</subgt;O<subgt;6</subgt;納米纖維由SrNb<subgt;2</subgt;O<subgt;6</subgt;晶體組成。本發(fā)明提供的SrNb<subgt;2</subgt;O<subgt;6?x</subgt;納米纖維材料作為酸堿對(duì)光催化劑，對(duì)CO<subgt;2</subgt;具有高吸附性，在光催化CO<subgt;2</subgt;還原反應(yīng)中表現(xiàn)出高催化活性。

技術(shù)研發(fā)人員：張振翼,于林群,王秋實(shí),呂娜
受保護(hù)的技術(shù)使用者：大連民族大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30