CN117205919A - 具有全光谱光热co2催化加氢活性的催化剂及其制备方法与应用 - Google Patents
具有全光谱光热co2催化加氢活性的催化剂及其制备方法与应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117205919A CN117205919A CN202311483926.6A CN202311483926A CN117205919A CN 117205919 A CN117205919 A CN 117205919A CN 202311483926 A CN202311483926 A CN 202311483926A CN 117205919 A CN117205919 A CN 117205919A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- thermal
- photo
- catalyst
- catalytic hydrogenation
- full spectrum
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 94
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 title claims abstract description 55
- 230000000694 effects Effects 0.000 title claims abstract description 54
- 238000009903 catalytic hydrogenation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 42
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 42
- XMVONEAAOPAGAO-UHFFFAOYSA-N sodium tungstate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][W]([O-])(=O)=O XMVONEAAOPAGAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 39
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 39
- 239000012043 crude product Substances 0.000 claims abstract description 38
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 36
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 32
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 16
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 14
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 claims abstract description 14
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims abstract description 14
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 12
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 49
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 22
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 8
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 11
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 11
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract description 2
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 abstract 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 abstract 1
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 22
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 17
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 9
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 9
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 9
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 description 9
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 8
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 6
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 241000282326 Felis catus Species 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000010757 Reduction Activity Effects 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 2
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 2
- 238000000634 powder X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000002064 nanoplatelet Substances 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 238000007540 photo-reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013032 photocatalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000002198 surface plasmon resonance spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明属于光热CO2催化转化的技术领域，具体涉及具有全光谱光热CO2催化加氢活性的催化剂及其制备方法与应用。所述的具有全光谱光热CO2催化加氢活性的催化剂的制备方法，包括以下步骤：将钨酸钠分散到水中；加入浓盐酸；加入草酸搅拌，转移至高压反应釜中反应冷却，得到的反应液经过后处理，得到粗品，将粗品焙烧，分散到水中，加入氯铂酸溶液，边搅拌边用氙灯光照，经过洗涤、干燥，得到固体粉末；将固体粉末装入石英管中，先通氩气，再通氢气，得到具有全光谱光热CO2催化加氢活性的催化剂。本发明提供的具有全光谱光热CO2催化加氢活性的催化剂，具有全光谱吸收能力，成本低，对环境友好，本发明还提供其制备方法，合成方法简单。
Description
技术领域
本发明属于光热CO2催化转化的技术领域，具体涉及具有全光谱光热CO2催化加氢活性的催化剂及其制备方法与应用。
背景技术
光热CO2催化加氢属于关键领域，受到了广泛关注。光热CO2催化加氢制高附加值的有机产物，在减少CO2的同时，缓解了能源短缺的问题。目前，已有很多的光热CO2加氢催化剂被发现，如TiO2、In2O3、Al2O3、ZrO2、ZnO等。但是，大部分光热催化剂由于带隙较宽，只能吸收太阳光中的紫外光部分（约占总太阳光的4%左右）或者部分的可见光（全部可见光约占总太阳光的46%左右），而对具有良好热效应的红外光（全部红外光约占总太阳光的50%左右）却不能吸收利用，这严重限制了光热催化剂对太阳光的利用率，直接限制CO2光热转化性能进一步地提高。
目前，少量具有全光谱吸收能力的CO2光转化催化剂，比如CN109289872A公开的Cu2In2ZnS5/Gd2O2S:Tb复合物，在全光谱（紫外、可见及红外光）范围内均展现了光催化还原二氧化碳活性，但此化合物结构复杂，不利于光催化机理的深入探索，且硫化物在光催化反应中，通常面临光腐蚀问题，从而导致催化剂受损；此外，其只展现了光催化CO2还原活性，其光热催化活性会受硫化物本身性质的影响，稳定性差。比如CN112121837A公开的P/CN/CsPbBr3异质结复合材料，在全光谱照射下对二氧化碳显示出还原催化活性，但此复合物属于钙钛矿类型化合物，且其制备过程需要冷冻干燥，属于制造成本和材料价格都较高类型；此外，其也只展现了光催化CO2还原活性，其光热催化活性会受P/CN成份的影响，在热作用下分解积碳，导致催化剂受损。
因此，虽然目前具有全光谱吸收能力的CO2光还原催化剂有所突破，但同时要求其具有良好热效应的红外光催化能力，进一步提高CO2的光热催化转化活性，是难以突破的瓶颈，也是目前光热催化领域迫切需要突破的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的问题，提供具有全光谱光热CO2催化加氢活性的催化剂，具有CO2催化加氢制高附加值产物的功能，成本低，稳定性好，活性优良，对环境友好，本发明还提供其制备方法，合成方法简单，所制备的催化剂具有全光谱吸收能力，扩宽了催化剂的太阳光利用率，为在光热CO2催化加氢制高附加值产物领域展现更有效的太阳光利用率提供了一条新的途径，扩展具有特色光热CO2催化加氢制高附加值产物的催化剂。
本发明所述的具有全光谱光热CO2催化加氢活性的催化剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将钨酸钠分散到水中，在20-25℃搅拌20-40min，得到钨酸钠溶液；
（2）向钨酸钠溶液中加入浓盐酸，搅拌，得到混合溶液；
（3）向混合溶液中加入草酸，搅拌20-40min，转移至高压反应釜中，在120-160℃保温反应8-16h，自然冷却至室温，得到的反应液经过后处理，得到粗品；
（4）将粗品在300-500℃焙烧2-4h后，分散到水中，加入氯铂酸（H2PtCl6）溶液，搅拌8-20min后，边搅拌边用氙灯光照10-30min，经过洗涤、干燥，得到固体粉末；
（5）将固体粉末装入石英管中，先通10-20min的氩气，再通10-20min的氢气，得到具有全光谱光热CO2催化加氢活性的催化剂。
步骤（1）中钨酸钠分散到水中的分散比为（2.5–4.5）g:（30-100）mL。
步骤（2）中浓盐酸的浓度为37wt.%，浓盐酸与步骤（1）中水的体积比为（2-15）:（30-100）。
步骤（3）中草酸为钨酸钠质量的20-40%。
步骤（4）中粗品焙烧后的样品与水的分散比为（0.12-0.36）g:40mL。
步骤（4）中氯铂酸（H2PtCl6）的加入量是粗品焙烧后的样品质量的1.77%-8.84%，氯铂酸溶液的浓度为0.0772mol/L。
步骤（5）中氢气的流速为1-3SCCM。
步骤（3）的后处理为：抽滤、洗涤、干燥。
所述的具有全光谱光热CO2催化加氢活性的催化剂的制备方法制得的。
所述的具有全光谱光热CO2催化加氢活性的催化剂的应用，在光热CO2催化加氢制高附加值产物领域中的应用。
具体的，所述的具有全光谱光热CO2催化加氢活性的催化剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将钨酸钠分散到水中，分散比为（2.5-4.5）g:（30-100）mL，在20-25℃搅拌20-40min，得到钨酸钠溶液。
（2）向钨酸钠溶液中加入37wt.%浓盐酸，搅拌，得到混合溶液；浓盐酸与步骤（1）中水的体积比为（2-15）:（30-100）。
（3）向混合溶液中加入钨酸钠质量的20-40%的草酸，搅拌20-40min，转移至聚四氟乙烯高压反应釜中，在120-160℃保温反应8-16h，自然冷却至室温，得到的反应液经过抽滤、洗涤、干燥，得到粗品。
（4）将粗品在300-500℃焙烧2-4h后，分散到水中，分散比为（0.12-0.36）g:40mL，加入浓度为0.0772mol/L氯铂酸（H2PtCl6）溶液，搅拌8-20min后，边搅拌边用氙灯光照10-30min，经过洗涤、干燥，得到灰色固体粉末；氯铂酸（H2PtCl6）的加入量是粗品焙烧后的样品质量的1.77%-8.84%。
（5）将固体粉末装入石英管中，先通10-20min的氩气排气，再通流速为1-3SCCM的氢气10-20min，得到具有全光谱光热CO2催化加氢活性的催化剂，即深蓝色固体粉末Pt/H0.23WO3复合光热催化剂。
本发明制备的具有全光谱光热CO2催化加氢活性的催化剂，H原子占据WO3孔道位置，同周围的O原子配位；配位后的H原子部分离域，引起H0.23WO3催化剂展现近红外光表面等离子体共振效应，从而实现了催化剂的全光谱吸收。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
（1）本发明的具有全光谱光热CO2催化加氢活性的催化剂的制备方法，用绿色的氢能源作为原料，成本低、对环境友好，且合成方法简单。
（2）本发明制备的具有全光谱光热CO2催化加氢活性的催化剂，为Pt/H0.23WO3复合催化剂，具有较强的表面等离子体共振效应，实现全光谱吸收能力，扩宽了太阳光的利用，为新型全光谱光热CO2转化催化剂探索提供思路。
（3）采用本发明的方法制备的催化剂应用于光热CO2催化领域，扩宽了自主研发的CO2光热催化剂的数量及特色。
附图说明
图1为本发明的实施例1与对比例1制备的催化剂的XRD图与H0.23WO3的标准卡片的对比图。
图2为本发明的实施例1制备的具有全光谱光热CO2催化加氢活性的催化剂的TEM图。
图3为本发明的实施例1制备的催化剂与对比例1制备的催化剂的紫外光吸收光谱图的对比图。
图4为本发明的实施例1制备的催化剂分别在紫外光、近红外光、全光谱照射下催化加氢生成CO速率的柱状图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
以下所用的氯铂酸（H2PtCl6）溶液的浓度均为0.0772mol/L。所用试剂均为正常市售产品。
实施例1
所述的具有全光谱光热CO2催化加氢活性的催化剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）量取60mL去离子水加入到烧杯中，称取3.3g将钨酸钠分散到水中，在20℃搅拌20min，得到钨酸钠澄清溶液。
（2）向钨酸钠溶液中加入37wt.%浓盐酸10mL，搅拌，得到混合溶液。
（3）向混合溶液中加入0.9g的草酸，搅拌20min，转移至聚四氟乙烯高压反应釜中，在120℃保温反应12h，自然冷却至室温，得到的反应液经过抽滤、洗涤、干燥，得到粗品。
（4）将粗品在400℃焙烧2h后，取0.18g分散到40mL水中，加入200μL氯铂酸（H2PtCl6）溶液，搅拌10min后，边搅拌边用氙灯光照20min，经过洗涤、干燥，得到灰色固体粉末，铂含量为2mol.%。
（5）将灰色固体粉末30mg装入石英管中，先通10min的氩气排气，再通流速为2SCCM的氢气10min，得到具有全光谱光热CO2催化加氢活性的催化剂，即深蓝色固体粉末Pt/H0.23WO3复合光热催化剂。
实施例2
所述的具有全光谱光热CO2催化加氢活性的催化剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）量取80mL去离子水加入到烧杯中，称取4g钨酸钠分散到水中，在22℃搅拌30min，得到钨酸钠澄清溶液。
（2）向钨酸钠澄清溶液中加入37wt.%浓盐酸11mL，搅拌，得到混合溶液。
（3）向混合溶液中加入0.8g草酸，搅拌25min，转移至聚四氟乙烯高压反应釜中，在130℃保温反应10h，自然冷却至室温，得到的反应液经过抽滤、洗涤、干燥，得到粗品。
（4）将粗品在450℃焙烧3h后，取0.12g分散到40mL水中，加入67μL氯铂酸（H2PtCl6）溶液，搅拌12min后，边搅拌边用氙灯光照10min，经过洗涤、干燥，得到灰色固体粉末，铂含量为1mol.%。
（5）将灰色固体粉末40mg装入石英管中，先通12min的氩气排气，再通流速为1SCCM的氢气11min，得到具有全光谱光热CO2催化加氢活性的催化剂，即深蓝色固体粉末Pt/H0.23WO3复合光热催化剂。
实施例3
所述的具有全光谱光热CO2催化加氢活性的催化剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）量取100mL去离子水加入到烧杯中，称取4.5g钨酸钠分散到水中，在25℃搅拌40min，得到钨酸钠澄清溶液。
（2）向钨酸钠澄清溶液中加入37wt.%浓盐酸15mL，搅拌，得到混合溶液。
（3）向混合溶液中加入1.8g草酸，搅拌40min，转移至聚四氟乙烯高压反应釜中，在140℃保温反应8h，自然冷却至室温，得到的反应液经过抽滤、洗涤、干燥，得到粗品。
（4）将粗品在300℃焙烧4h后，取0.24g分散到40mL水中，加入187μL氯铂酸（H2PtCl6）溶液，搅拌8min后，边搅拌边用氙灯光照13min，经过洗涤、干燥，得到灰色固体粉末，铂含量为1.4mol.%。
（5）将灰色固体粉末40mg装入石英管中，先通16min的氩气排气，再通流速为1.6SCCM的氢气13min，得到具有全光谱光热CO2催化加氢活性的催化剂，即深蓝色固体粉末Pt/H0.23WO3复合光热催化剂。
实施例4
所述的具有全光谱光热CO2催化加氢活性的催化剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）量取40mL去离子水加入到烧杯中，称取3.0g钨酸钠分散到水中，在23℃搅拌30min，得到钨酸钠澄清溶液。
（2）向钨酸钠澄清溶液中加入37wt.%浓盐酸3mL，搅拌，得到混合溶液。
（3）向混合溶液中加入1.1g草酸，搅拌25min，转移至聚四氟乙烯高压反应釜中，在150℃保温反应16h，自然冷却至室温，得到的反应液经过抽滤、洗涤、干燥，得到粗品。
（4）将粗品在500℃焙烧2h后，取0.36g分散40mL到水中，加入500μL氯铂酸（H2PtCl6）溶液，搅拌17min后，边搅拌边用氙灯光照25min，经过洗涤、干燥，得到灰色固体粉末，铂含量为2.5mol.%。
（5）将灰色固体粉末33mg装入石英管中，先通14min的氩气排气，再通流速为2.1SCCM的氢气14min，得到具有全光谱光热CO2催化加氢活性的催化剂，即深蓝色固体粉末Pt/H0.23WO3复合光热催化剂。
实施例5
所述的具有全光谱光热CO2催化加氢活性的催化剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）量取30mL去离子水加入到烧杯中，称取2.5g钨酸钠分散到水中，在24℃搅拌27min，得到钨酸钠澄清溶液。
（2）向钨酸钠澄清溶液中加入37wt.%浓盐酸2mL，搅拌，得到混合溶液。
（3）向混合溶液中加入0.6g的草酸，搅拌20min，转移至聚四氟乙烯高压反应釜中，在160℃保温反应13h，自然冷却至室温，得到的反应液经过抽滤、洗涤、干燥，得到粗品。
（4）将粗品在400℃焙烧3h后，取0.15g分散到40mL水中，加入416μL氯铂酸（H2PtCl6）溶液，搅拌20min后，边搅拌边用氙灯光照30min，经过洗涤、干燥，得到灰色固体粉末，铂含量为5mol.%。
（5）将灰色固体粉末35mg装入石英管中，先通20min的氩气排气，再通流速为3SCCM的氢气20min，得到具有全光谱光热CO2催化加氢活性的催化剂，即深蓝色固体粉末Pt/H0.23WO3复合光热催化剂。
对比例1
本对比例，采用与实施例1相同的方法，不加入氯铂酸（H2PtCl6），包括以下步骤：
（1）量取60mL去离子水加入到烧杯中，称取3.3g钨酸钠分散到水中，在20℃搅拌20min，得到钨酸钠澄清溶液。
（2）向钨酸钠溶液中加入37wt%的浓盐酸10mL，搅拌，得到混合溶液。
（3）向混合溶液中加入0.9g的草酸，搅拌20min，转移至聚四氟乙烯高压反应釜中，在120℃保温12h，自然冷却至室温，得到的反应液经过抽滤、洗涤、干燥，得到粗品。
（4）将粗品在400℃焙烧2h后，取0.18g分散到40mL水中，搅拌30min后，将产物洗涤、干燥，即得黄色固体粉末。
（5）将黄色固体粉末30mg装入石英管中，先通10min的氩气排气，再通流速为2SCCM的氢气10min，得对比复合催化剂。
对比例2
本对比例，采用与实施例2相同的方法，调整步骤（3）中，高压反应釜的保温温度为80℃，包括以下步骤：
（1）量取80mL去离子水加入到烧杯中，称取4g钨酸钠分散到水中，在22℃搅拌30min，得到钨酸钠澄清溶液。
（2）向钨酸钠澄清溶液中加入37wt.%浓盐酸11mL，搅拌，得到混合溶液。
（3）向混合溶液中加入0.8g草酸，搅拌25min，转移至聚四氟乙烯高压反应釜中，在80℃搅拌反应10h，自然冷却至室温，得到的反应液经过抽滤、洗涤、干燥，得到粗品。
（4）将粗品在450℃焙烧3h后，取0.12g分散到40mL水中，加入67μL氯铂酸（H2PtCl6）溶液，搅拌12min后，边搅拌边用氙灯光照10min，经过洗涤、干燥，得到灰色固体粉末，铂含量为1mol.%。
（5）将固体粉末40mg装入石英管中，先通12min的氩气排气，再通流速为1SCCM的氢气11min，得到具有全光谱光热CO2催化加氢活性的催化剂，即深蓝色固体粉末Pt/H0.23WO3复合光热催化剂。
对比例3
本对比例，采用与实施例3相同的方法，调整步骤（4）中，粗品的焙烧温度为200℃，包括以下步骤：
（1）量取100mL去离子水加入到烧杯中，称取4.5g钨酸钠分散到水中，在25℃搅拌40min，得到钨酸钠澄清溶液。
（2）向钨酸钠澄清溶液中加入37wt.%浓盐酸15mL，搅拌，得到混合溶液。
（3）向混合溶液中加入1.8g草酸，搅拌40min，转移至聚四氟乙烯高压反应釜中，在140℃搅拌反应8h，自然冷却至室温，得到的反应液经过抽滤、洗涤、干燥，得到粗品。
（4）将粗品在200℃焙烧4h后，取0.24g分散到40mL水中，加入187μL氯铂酸（H2PtCl6）溶液，搅拌8min后，边搅拌边用氙灯光照13min，经过洗涤、干燥，得到灰色固体粉末，铂含量为1.4mol.%。
（5）将固体粉末40mg装入石英管中，先通16min的氩气排气，再通流速为1.6SCCM的氢气13min，得到具有全光谱光热CO2催化加氢活性的催化剂，即深蓝色固体粉末Pt/H0.23WO3复合光热催化剂。
将以上实施例1-5和对比例1-3所制备的催化剂进行性能上的检测：
对实施例和对比例制备的复合光热催化剂的光热CO2加氢催化活性进行评价，光源为中教金源T3型号300W的氙灯，测试方法为：取30mg复合光热催化剂通入高纯CO2与H2混合气体，然后开始光照，且每隔1h取样1次，用气相色谱对产物进行分析检测，测试结果如表1所示，由表1可以看出本发明制备的复合光热催化剂具有高效的CO2光热转化产生CO的能力，并且随着Pt含量的增加，活性先增强，达到一定活性后会再降低，这是因为含量过高会将催化剂进行覆盖致使活性降低。并且协同本发明的工艺参数达到效果较佳的全光谱的催化活性。
对实施例1和对比例1制备的催化剂进行XRD（粉末X射线衍射）测试，如图1所示，图1中从上到下依次为H0.23WO3的标准卡片JCPDS file no.42-1261、实施例1、对比例1的XRD图，从图1中可以看出：本发明的实施例1制备的复合光热催化剂与H0.23WO3的标准卡片JCPDSfile no.42-1261的衍射峰相匹配，说明H0.23WO3成功制备，而对比例1制备的催化剂的衍射峰与标准卡片不匹配，则没有成功制备出H0.23WO3。
在TEM（透射电子显微镜）下对实施例1制备的Pt/H0.23WO3复合光热催化剂进行观察，结果如图2所示，从图2中可以看出：Pt颗粒均匀负载在H0.23WO3纳米片上面。
采用岛津UV-2600紫外吸收光谱仪，对实施例1和对比例1制备的催化剂进行紫外吸收测试，结果如图3所述，从图3中可以看出：本发明制备的Pt/H0.23WO3复合光热催化剂展现了以900nm为对称中心的表面等离子体效应吸收峰，整个吸收峰从450nm-1400nm展现了明显的可见光和近红外光吸收能力，加之450nm前面的紫外光吸收部分，可以看出整个催化剂展现了明显的全光谱吸收能力；而对比例1在制备催化剂过程中不填加H2PtCl6，所制备的催化剂在480nm波长以后几乎失去了光吸收能力，也就是对比例1制备的催化剂无近红外光吸收能力（即也无等离子体效应）。
在光热催化系统下对实施例1制备的Pt/H0.23WO3复合光热催化剂进行了紫外光、近红外光、全光谱性能测试，结果如图4所述。从图4中可以看出：本发明制备的Pt/H0.23WO3复合催化剂，在紫外光（300nm＜λ＜400nm）的照射下，转化CO2生成CO速率在0-1mmol gcat -1h-1之间，在近红外光（λ＞780nm）的照射下，转化CO2生成CO速率在1-2mmol gcat -1h-1之间，在全光谱（300nm＜λ＜2500nm）的照射下，转化CO2生成CO速率在9-10mmol gcat -1h-1之间，展现了明显的近红外光活性、全光谱活性明显高于紫外光与近红外光两者活性的总和，说明本发明制备的催化剂也展现了优良的可见光活性，即复合光热催化剂展现了良好的全光谱活性（紫外光+可见光+近红外光），充分展现了对太阳光的高利用率。
表1 CO生成速率
Claims (10)
1.一种具有全光谱光热CO2催化加氢活性的催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将钨酸钠分散到水中，在20-25℃搅拌20-40min，得到钨酸钠溶液；
（2）向钨酸钠溶液中加入浓盐酸，搅拌，得到混合溶液；
（3）向混合溶液中加入草酸，搅拌20-40min，转移至高压反应釜中，在120-160℃保温反应8-16h，自然冷却至室温，得到的反应液经过后处理，得到粗品；
（4）将粗品在300-500℃焙烧2-4h后，分散到水中，加入氯铂酸溶液，搅拌8-20min后，边搅拌边用氙灯光照10-30min，经过洗涤、干燥，得到固体粉末；
（5）将固体粉末装入石英管中，先通10-20min的氩气，再通10-20min的氢气，得到具有全光谱光热CO2催化加氢活性的催化剂。
2.根据权利要求1所述的具有全光谱光热CO2催化加氢活性的催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）中钨酸钠分散到水中的分散比为（2.5-4.5）g:（30-100）mL。
3.根据权利要求1所述的具有全光谱光热CO2催化加氢活性的催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）中浓盐酸与步骤（1）中水的体积比为（2-15）:（30-100）。
4.根据权利要求1所述的具有全光谱光热CO2催化加氢活性的催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）中草酸为钨酸钠质量的20-40%。
5.根据权利要求1所述的具有全光谱光热CO2催化加氢活性的催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（4）中粗品焙烧后的样品与水的分散比为（0.12-0.36）g:40mL。
6.根据权利要求1所述的具有全光谱光热CO2催化加氢活性的催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（4）中氯铂酸的加入量是粗品焙烧后的样品质量的1.77%-8.84%。
7.根据权利要求1所述的具有全光谱光热CO2催化加氢活性的催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（5）中氢气的流速为1-3SCCM。
8.根据权利要求1所述的具有全光谱光热CO2催化加氢活性的催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）的后处理为：抽滤、洗涤、干燥。
9.一种具有全光谱光热CO2催化加氢活性的催化剂，其特征在于：是由权利要求1-8任一项所述的具有全光谱光热CO2催化加氢活性的催化剂的制备方法制得的。
10.一种权利要求9所述的具有全光谱光热CO2催化加氢活性的催化剂的应用，其特征在于：在光热CO2催化加氢制高附加值产物领域中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311483926.6A CN117205919B (zh) | 2023-11-09 | 2023-11-09 | 具有全光谱光热co2催化加氢活性的催化剂及其制备方法与应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311483926.6A CN117205919B (zh) | 2023-11-09 | 2023-11-09 | 具有全光谱光热co2催化加氢活性的催化剂及其制备方法与应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117205919A true CN117205919A (zh) | 2023-12-12 |
| CN117205919B CN117205919B (zh) | 2024-03-05 |
Family
ID=89046637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311483926.6A Active CN117205919B (zh) | 2023-11-09 | 2023-11-09 | 具有全光谱光热co2催化加氢活性的催化剂及其制备方法与应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117205919B (zh) |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102468510A (zh) * | 2010-11-18 | 2012-05-23 | 北京科技大学 | 一种基于杂多化合物储能的间接甲醇燃料电池装置 |
| CN102719891A (zh) * | 2011-06-14 | 2012-10-10 | 中国科学院金属研究所 | 一种三氧化钨晶体晶面可控生长的制备方法 |
| US20140213427A1 (en) * | 2013-01-31 | 2014-07-31 | Sunpower Technologies Llc | Photocatalyst for the Reduction of Carbon Dioxide |
| CN106732713A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-05-31 | 江苏大学 | 一种三元磁性复合光催化纳米材料及其制备方法和用途 |
| CN106830085A (zh) * | 2017-01-24 | 2017-06-13 | 南昌大学 | 一种稳定氢钨青铜纳米片的制备方法 |
| CN108147462A (zh) * | 2017-11-22 | 2018-06-12 | 北京工业大学 | 一种具有光催化性能的三氧化钨纳米棒及其制备 |
| CN108435168A (zh) * | 2018-04-23 | 2018-08-24 | 齐鲁工业大学 | 一种具有可见光吸收及高效co2吸附和转化性能的复合光催化剂及其制备方法 |
| CN109225265A (zh) * | 2018-09-28 | 2019-01-18 | 西安交通大学 | 一种全固态z型异质结光催化剂的制备方法 |
| CN111017997A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-04-17 | 浙江工商大学 | 一种中空介孔缺陷型三氧化钨纳米球及其制备方法和应用 |
| CN114709428A (zh) * | 2022-02-16 | 2022-07-05 | 江苏科技大学 | 一种缺陷钨氧化物/钌纳米颗粒复合型催化剂及其制备方法和应用 |
-
2023
- 2023-11-09 CN CN202311483926.6A patent/CN117205919B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102468510A (zh) * | 2010-11-18 | 2012-05-23 | 北京科技大学 | 一种基于杂多化合物储能的间接甲醇燃料电池装置 |
| CN102719891A (zh) * | 2011-06-14 | 2012-10-10 | 中国科学院金属研究所 | 一种三氧化钨晶体晶面可控生长的制备方法 |
| US20140213427A1 (en) * | 2013-01-31 | 2014-07-31 | Sunpower Technologies Llc | Photocatalyst for the Reduction of Carbon Dioxide |
| CN106732713A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-05-31 | 江苏大学 | 一种三元磁性复合光催化纳米材料及其制备方法和用途 |
| CN106830085A (zh) * | 2017-01-24 | 2017-06-13 | 南昌大学 | 一种稳定氢钨青铜纳米片的制备方法 |
| CN108147462A (zh) * | 2017-11-22 | 2018-06-12 | 北京工业大学 | 一种具有光催化性能的三氧化钨纳米棒及其制备 |
| CN108435168A (zh) * | 2018-04-23 | 2018-08-24 | 齐鲁工业大学 | 一种具有可见光吸收及高效co2吸附和转化性能的复合光催化剂及其制备方法 |
| CN109225265A (zh) * | 2018-09-28 | 2019-01-18 | 西安交通大学 | 一种全固态z型异质结光催化剂的制备方法 |
| CN111017997A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-04-17 | 浙江工商大学 | 一种中空介孔缺陷型三氧化钨纳米球及其制备方法和应用 |
| CN114709428A (zh) * | 2022-02-16 | 2022-07-05 | 江苏科技大学 | 一种缺陷钨氧化物/钌纳米颗粒复合型催化剂及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (6)
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117205919B (zh) | 2024-03-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20220042184A1 (en) | Preparation Method and Application of Non-noble Metal Single Atom Catalyst | |
| CN107115861B (zh) | 一种Au-TiO2-x催化剂及其应用 | |
| CN104874414B (zh) | 大比表面积石墨相氮化碳光催化剂及其在光催化降解tcp反应及光催化制氢气反应中应用 | |
| CN111841568B (zh) | 一种用于光催化还原二氧化碳的氧化亚铜负载Pd复合光催化材料的制备及其应用 | |
| CN113713815B (zh) | 一种含氧空位的氧化铜纳米管及其制备方法和应用 | |
| Morawski et al. | Influence of the calcination of TiO2-reduced graphite hybrid for the photocatalytic reduction of carbon dioxide | |
| CN110586166A (zh) | 一种氧化钼纳米片的制备及其在光催化固氮的应用 | |
| CN113663685B (zh) | 一种宽谱带复合光催化剂的合成方法及光催化应用 | |
| Espinosa et al. | Synthesis and characterization of V2O5-Ga2O3 photocatalysts and their application on the photocatalytic reduction of CO2 | |
| CN102489329B (zh) | 一种用于可见光催化还原水制氢的催化体系及其制备方法 | |
| JIANG et al. | Formic acid assisted synthesis of Cu-ZnO-Al2O3 catalyst and its performance in CO2 hydrogenation to methanol | |
| CN117205919B (zh) | 具有全光谱光热co2催化加氢活性的催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN109772394A (zh) | 磷掺杂碳/氧化亚铜复合催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN111790369B (zh) | 一种用于甲烷偶联的银负载黑色铟基复合光热催化材料及其制备方法和应用 | |
| Zhang et al. | A novel Zn-doped CHA zeolite coupled CDs for photocatalytic nitrogen fixation | |
| CN113856712B (zh) | 一种可用于光催化分解纯水的催化剂的制备方法 | |
| CN110449146A (zh) | 一种全光谱吸收钙钛矿型光催化材料及制备方法 | |
| CN112547077B (zh) | 一种宽光谱响应软铋矿基高效光催化剂及其制备方法 | |
| CN115337942A (zh) | Ag-TiO2/BiOI复合光催化材料的制备方法和应用 | |
| CN113769726B (zh) | 稀土钒酸盐量子点/生物炭纳米片复合光催化材料的制备方法及其应用 | |
| CN114602449B (zh) | 一种ZnZrO2表面固溶体催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN113797940A (zh) | 一种硒化钴石墨氮化碳复合材料及其制备方法和应用 | |
| Silvestri et al. | Photocatalytic properties of Zn 2 SnO 4 powders prepared by different modified hydrothermal routes | |
| CN108057452B (zh) | 一种自组装高效转移电子的太阳光光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN112569919A (zh) | 一种基于TiO2-x的受阻路易斯酸碱对光催化剂及其制备方法和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |