一种MXene/Cs0.33WO3复合材料及其制备方法和应用

本发明涉及隔热保温和环境净化材料领域，尤其涉及一种mxene/cs0.33wo3复合材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、在世界范围内，随着全球工业化和城市化的发展，不可再生的化石燃料过度开发造成大气中co2浓度逐年递增，不仅导致能源短缺，而且也使自然界的碳循环平衡遭到严重破坏。随之而来的气候变化、海洋酸化、农作物减产等一系列的环境问题，严重影响着人类社会的发展。通过太阳能驱动将co2气体转化为燃料或高附加值的碳基化学品是实现碳循环、缓解能源危机和环境问题的有效途径之一。cn 113600225 a公开了一种异质结复合材料及其应用。利用异质结的光催化协同作用有效提高了复合材料的光催化co2还原为co的性能，但不足在于材料制备程序复杂，制备周期长且反应温度高，同时其用于催化co2的气体为高纯度co2，成本较高。cn 114345345 a公开了一种具有电子高速传输通道的金属氧化物异质结光催化剂的制备方法和应用。利用水浴物理机械搅拌技术，通过构筑致密的界面合成了能级匹配的半导体，为光生电子提供较为便利的传输通道，最终实现较高的光催化co2还原性能。迄今为止，尽管在光催化高浓度co2(co2浓度≥99.9％)还原领域已经取得了很大的进展，但是直接转化空气中低浓度co2(约410ppm)仍然是一个很大的挑战。

2、除了环境问题，能源危机也是全球正着力解决的问题之一。近年来，建筑、汽车行业发展迅猛，玻璃的需求量大幅度增加。普通玻璃的光谱选择性差，光热传输性能高，必然造成夏季室内温度升高，冬季室内温度散热过快，从而使空调等设备的使用量增大，导致耗电量增加，造成浪费能源的现象。红外阻隔玻璃/涂料/贴膜具有屏蔽红外波段的性能，能够减少热量的传递，减少冷暖设备使用以及温室气体的排放，从而达到节能的目的。目前常见的红外阻隔玻璃/涂料/贴膜有稀土六硼化合物、黑色化合物和半导体氧化物等。但稀土六硼化物的合成条件苛刻，很难制备出大小均匀、分散性好的纳米小颗粒，对近红外区范围的光也不能做到高吸收，而黑色化合物通常会有很低的可见光透过率；常见的半导体氧化物如：ato和ito材料中都含有有毒元素锑或铟，储量稀少，成本高，不能高吸收近红外区部分波长范围的光。

3、有鉴于此，开发一种既能够利用太阳光直接催化空气中的co2，同时具有良好的短红外线屏蔽性能的材料，非常必要。

技术实现思路

1、针对上述的不足，本发明的目的在于提供一种mxene/cs0.33wo3复合材料及其制备方法和应用。本发明提供的mxene/cs0.33wo3复合材料兼具隔热保温和吸收太阳光为能量催化转化低浓度(室内外)co2的双功能效果，在隔热节能和环境净化领域具有广泛的应用前景。

2、为实现上述目的，本发明通过如下技术方案实现：

3、本发明提供一种mxene/cs0.33wo3复合材料，该复合材料是由cs0.33wo3纳米颗粒原位生长在mxene材料表面形成。

4、优选的，mxene材料占mxene/cs0.33wo3复合材料总质量的1％～4％。

5、本发明还提供一种上述mxene/cs0.33wo3复合材料的制备方法，包括以下步骤：

6、(1)按照铯钨摩尔比为0.33:1的用量，将钨源和铯源溶于乙醇中，得到溶液a；

7、(2)向所述溶液a中加入mxene材料，分散均匀后加入冰醋酸，得到溶液b；

8、(3)将溶液b进行水热反应，然后经离心、洗涤、干燥，得到mxene/cs033wo3前驱体；

9、(4)在保护气氛下煅烧mxene/cs0.33wo3前驱体，得到mxene/cs0.33wo3复合材料。

10、优选的，步骤(1)中钨源为六氯化钨，铯源为氢氧化铯。

11、优选的，步骤(2)中mxene材料的用量与钨源中钨的摩尔比为(0.01～0.04):1。

12、优选的，步骤(2)中冰醋酸的用量为8～14ml。

13、优选的，步骤(3)中水热反应的温度为220～260℃，反应时间为20～26h。

14、优选的，步骤(3)中离心的离心速度为10000rpm，离心时间为3min，干燥的干燥温度为60℃±5℃，干燥时间为12h±0.5h。

15、优选的，步骤(4)中的保护气氛为h2/ar混合气氛，其中h2的体积百分比为10％。

16、优选的，步骤(4)中煅烧的温度为400～600℃，采用2～5℃/min程序升温，煅烧时间为1.5～3h。

17、本发明还提供一种上述的mxene/cs0.33wo3复合材料在光催化还原低浓度co2或制备隔热保温材料中的应用。

18、本发明的有益效果是：

19、本发明通过在mxene材料结构中原位生长纳米cs0.33wo3颗粒，制备得到的mxene/cs0.33wo3复合材料不但具有屏蔽近红外光性能，能够在建筑玻璃、车窗玻璃等表面起到隔热保温作用，而且具有较好的光催化低浓度co2还原活性，在环境净化领域具有广泛的应用前景。

20、本发明利用溶剂热-煅烧相结合的方式原位制备mxene/cs0.33wo3复合材料，所需要的设备和材料易于获取，工艺操作简单，工艺条件简洁，易于工业生产。

技术特征：

1.一种mxene/cs0.33wo3复合材料，其特征在于，所述复合材料是由cs0.33wo3纳米颗粒原位生长在mxene材料表面形成。

2.根据权利要求1所述的mxene/cs0.33wo3复合材料，其特征在于，所述mxene材料占所述mxene/cs0.33wo3复合材料总质量的1％～4％。

3.一种根据权利要求1所述的mxene/cs0.33wo3复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的mxene/cs0.33wo3复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述钨源为六氯化钨，所述铯源为氢氧化铯。

5.根据权利要求3所述的mxene/cs0.33wo3复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述mxene的用量与所述钨源中钨的摩尔比为(0.01～0.04):1。

6.根据权利要求3所述的mxene/cs0.33wo3复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述冰醋酸的用量为8～14ml。

7.根据权利要求3所述的mxene/cs0.33wo3复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述水热反应的温度为220～260℃，反应时间为20～26h。

8.根据权利要求3所述的mxene/cs0.33wo3复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述保护气氛为h2/ar混合气氛，其中h2的体积百分比为10％。

9.根据权利要求3所述的mxene/cs0.33wo3复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述煅烧的温度为400～600℃，采用2～5℃/min程序升温，煅烧时间为1.5～3h。

10.根据权利要求1-2任一项所述的mxene/cs0.33wo3复合材料在光催化还原低浓度co2或制备隔热保温材料中的应用。

技术总结
本发明公开了一种MXene/Cs<subgt;0.33</subgt;WO<subgt;3</subgt;复合材料及其制备方法和应用。该复合材料是由Cs<subgt;0.33</subgt;WO<subgt;3</subgt;纳米颗粒原位生长在MXene材料表面形成。本发明通过在MXene材料结构中原位生长纳米Cs<subgt;0.33</subgt;WO<subgt;3</subgt;颗粒，制备得到的MXene/Cs<subgt;0.33</subgt;WO<subgt;3</subgt;复合材料不但具有屏蔽近红外光性能，能够在建筑玻璃、车窗玻璃等表面起到隔热保温作用，而且具有较好的光催化低浓度CO<subgt;2</subgt;还原活性，在环境净化领域具有广泛的应用前景。

技术研发人员：吴晓勇,赵保林,罗建英,李育彪,汪金鹏
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15