本發(fā)明涉及co2還原光催化材料，具體是一種胺修飾分級結構光催化材料及其制備方法和應用。

背景技術：

1、將co2轉化為有價值的相關增值化學品為可為碳循環(huán)經濟增色，光催化技術直接利用太陽能，無需額外能源消耗。然而，進行co2還原時必須考慮其底物及中間體吸附、電荷轉移等。同時協調co2捕獲和還原反應且具有出色性能富有挑戰(zhàn)性。眾所周知，高效的光催化反應必然有著光吸收轉化能力強、電荷分離遷移快、催化反應迅速等優(yōu)點。富活性位點催化劑對co2分子具有較強的吸附與活化能力，光生電荷在催化劑表面快速遷移，催化過程中間產物易解吸轉移，可加速表面氧化還原反應而提高催化轉化效率。

2、著眼于光催化材料體系，需組分可調性強、體相易極化等。tio2是光催化領域的研究熱點，元素豐度高、化學穩(wěn)定性好。以tio6八面體為基礎結構單元，能帶由o?2p和ti?3d軌道主導，大小、位置可控。寬吸光范圍與高吸光強度往往難兼具，形貌調控是增強光催化活性的常用方法。諸多形貌中，堿金屬鈦酸鹽(mxtioy)因特殊層狀階梯孔道結構、電荷分離遷移快等優(yōu)點受到關注。利用層間弱作用實現體相“表面化”，使異質原子均勻分布于材料體相并誘導體相極化。目前已有研究制備tio2-mxtioy復合材料并應用于光催化降解、裂解水析氫等，利用內建電場驅動光生電荷反向運動遷移至材料表面并取得了良好的催化效果，在光催化co2還原應用較少。

3、進行表面修飾是提升光催化co2還原性能的有效途徑之一。co2在材料表面的強力吸附是高還原活性的前提，缺乏吸附強度會使得反應進程終止。常見表面修飾諸如路易斯酸/堿、金屬、金屬氧化物等。只是單一修飾往往會面對功能單調的問題，可構建協同位點，同時實現co2高效吸附與活化。

4、根據上述分析，提出如下設計思路：合成具有多重結構的tio2@na2ti3o7復合材料，同時進行表面乙二胺修飾和銀負載。一方面，銀充當co2和h2o吸附活化位點同時與乙二胺協同加強co2捕獲；另一方面，na+促進電荷分離遷移與表面有序富集，ag充當電子阱通過肖特基勢壘抑制電荷回流提升電子利用率。

技術實現思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種胺修飾分級結構光催化材料及其制備方法和應用，以解決上述背景技術中提出的問題。

2、為實現上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

3、一種胺修飾分級結構光催化材料的制備方法，采用以下方法制備：

4、s1、將乙二醇加入到圓底燒瓶中，然后滴加鈦酸丁酯并超聲均勻，在110-130℃油浴回流0.8-1.5h，待反應完畢完全冷卻備用，用水和乙醇洗滌后在55-65℃鼓風干燥箱烘干，得到白色粉體；

5、s2、將步驟s1中得到的白色粉體超聲分散到去離子水中，然后加入乙二胺繼續(xù)超聲均勻得到反應液，將反應液轉移至反應釜中在160-210℃反應5.4-6.8h，反應完畢冷卻至室溫，清洗，在45-70℃真空干燥10-16h，得到胺修飾質子化鈦酸(nh2-h2ti2o5·h2o)；

6、s3、將步驟s2中制備的質子化鈦酸和氫氧化鈉超聲溶解在去離子水中，加入乙二醇，繼續(xù)加入濃度為1mol/l的硝酸銀溶液并超聲至完全分散得到混合溶液；

7、s4、將步驟s3中得到的混合溶液加入反應釜，在150-200℃反應11-14h，反應完畢，清洗，在50-70℃真空干燥過夜，得到胺修飾分級結構光催化材料(nh2/tio2@na2ti3o7-ag)。

8、進一步的，所述步驟s1中乙二醇和鈦酸丁酯的體積比為40:1。

9、進一步的，所述步驟步驟s1中的鈦酸丁酯與步驟s2中的去離子水和乙二胺之間的體積比為2:25:45，所述步驟s2中的清洗步驟包括先用去離子水清洗三次，再用無水乙醇清洗一次。

10、進一步的，所述步驟s3中質子化鈦酸、氫氧化鈉和去離子水之間的質量比為2:1:200，所述步驟s2中乙二醇、與離子水和硝酸銀之間的體積比為(1-3):1:(0.0005-0.005)。

11、進一步的，所述步驟s4中的清洗步驟包括先用去離子水洗到中心，然后再用乙醇清洗一次。

12、一種胺修飾分級結構光催化材料，采用所述的胺修飾分級結構光催化材料制備方法制備而成。

13、一種胺修飾分級結構光催化材料制備方法制備出的光催化材料或一種胺修飾分級結構光催化材料在催化co2領域中的應用。

14、與現有技術相比，本發(fā)明具有的有益效果是：

15、本發(fā)明通過熱溶劑法成功合成具有多重結構的tio2@na2ti3o7復合材料，同時進行表面乙二胺修飾和銀負載，一方面，銀充當co2和h2o吸附活化位點同時與乙二胺協同加強co2捕獲；另一方面，na+促進電荷分離遷移與表面有序富集，ag充當電子阱通過肖特基勢壘抑制電荷回流提升電子利用率，二者之間相互協同作用，極大的促進了光催化效率，在co2捕獲和還原領域具有非常好的應用前景。在硝酸銀的用量為0.025ml的時候，催化材料在純水中進行了光催化co2還原測試，ch4活性達9.01μmol/g/h。

技術特征：

1.一種胺修飾分級結構光催化材料的制備方法，其特征在于，采用以下方法制備：

2.根據權利要求1所述的胺修飾分級結構光催化材料的制備方法，其特征在于，所述步驟s1中乙二醇和鈦酸丁酯的體積比為40:1。

3.根據權利要求1所述的胺修飾分級結構光催化材料的制備方法，其特征在于，所述步驟步驟s1中的鈦酸丁酯與步驟s2中的去離子水和乙二胺之間的體積比為2:25:45，所述步驟s2中的清洗步驟包括先用去離子水清洗三次，再用無水乙醇清洗一次。

4.根據權利要求1所述的胺修飾分級結構光催化材料的制備方法，其特征在于，所述步驟s3中質子化鈦酸、氫氧化鈉和去離子水之間的質量比為2:1:200，所述步驟s2中乙二醇、與離子水和硝酸銀之間的體積比為(1-3):1:(0.0005-0.005)。

5.根據權利要求1所述的胺修飾分級結構光催化材料的制備方法，其特征在于，所述步驟s4中的清洗步驟包括先用去離子水洗到中心，然后再用乙醇清洗一次。

6.一種胺修飾分級結構光催化材料，其特征在于，采用如權利要求1-5任意一項所述的胺修飾分級結構光催化材料制備方法制備而成。

7.如權利要求1-5任意一項所述的胺修飾分級結構光催化材料制備方法制備出的光催化材料或權利要求6所述的胺修飾分級結構光催化材料在催化co2領域中的應用。

技術總結
本發(fā)明涉及CO<subgt;2</subgt;還原光催化材料技術領域，具體是一種胺修飾分級結構光催化材料及其制備方法和應用，光催化材料的制備方法如下：S1、將乙二醇和鈦酸丁酯混勻，油浴之后烘干得到白色粉體；S2、將白色粉體超聲分散到去離子水中，與乙二胺反應，得到胺修飾質子化鈦酸；S3、將質子化鈦酸和氫氧化鈉超聲溶解在去離子水中，滴加硝酸銀和乙二醇得混合溶液；S4、將混合溶液加熱反應，清洗干燥得到胺修飾分級結構光催化材料。本發(fā)明通過熱溶劑法成功合成TiO<subgt;2</subgt;@Na<subgt;2</subgt;Ti<subgt;3</subgt;O<subgt;7</subgt;復合材料，極大的促進了光催化效率，在CO<subgt;2</subgt;捕獲和還原領域具有非常好的應用前景。

技術研發(fā)人員：熊金艷,張無瑕,李偉
受保護的技術使用者：武漢紡織大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6