一种AuAg-CeO2双金属负载型光催化剂的制备方法

本发明属于能源催化，涉及一种auag-ceo2双金属负载型光催化剂的制备方法。

背景技术：

1、随着经济社会的快速发展，传统化石能源被大量消耗，导致以二氧化碳为代表的温室气体排放激增，对环境与生态平衡造成了巨大的影响。开发绿色高效的二氧化碳转化与利用技术是解决过量二氧化碳排放问题的重要途径之一。其中，太阳能驱动的光催化还原二氧化碳技术具有低成本、低能耗、环境友好等优点，可以在绿色温和条件下实现二氧化碳的高值转化，具有广阔的发展前景。其基本过程为半导体光催化剂在太阳光的照射下，吸收光子从而激发产生高氧化还原能力的光生空穴-电子对，在经过有效分离并迁移至表面后，与表面吸附的二氧化碳和水分子发生化学反应，将其还原为ch4、co等高附加值化学品。

2、光催化二氧化碳还原技术的核心在于高效光催化剂的设计，氧化铈(ceo2)作为一种典型的半导体材料，其拥有电子结构丰富、价态可调且化学性质稳定等优点，是一种理想的光催化材料。然而，单一的ceo2材料表面结构单一，对二氧化碳分子的吸附能力弱，导致其光催化co2还原性能较差。同时，作为一种宽带隙半导体(3.2ev)，无法直接利用约占太阳光谱45％的可见光，进一步限制了其在光催化中的应用。值得注意地，负载au、ag、cu等拥有显著表面等离子体共振效应(spr)的金属，可以有效改善ceo2光吸收及表面位点匮乏的不足。一方面，在光的照射下，金属表面自由电子会产生集体振荡，可以显著吸收可见光并将其转化为局域热电子从而促进表面氧化还原反应；另一方面，au等金属表面对二氧化碳拥有较强的吸附与活化作用，可以提供高效的催化反应位点。同时，作为一类高功函的金属，au等物质也是一种理想的光催化二氧化碳还原助剂。

3、针对单一ceo2存在的问题，包括太阳光吸收范围窄、二氧化碳吸附弱、光催化co2还原活性及选择性低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种auag-ceo2双金属负载型光催化剂的制备方法，该方法制备得到的催化剂具有太阳光吸收范围光、二氧化碳吸附强、光催化co2还原活性及选择性高的特点。

2、为达到上述目的，本发明公开了一种auag-ceo2双金属负载型光催化剂的制备方法，包括：

3、1)基于水热反应及等离子气体处理方法合成富含氧空位的ceo2纳米材料；

4、2)基于所述富含氧空位的ceo2纳米材料制备auag-ceo2双金属负载型光催化剂。

5、步骤1)的操作过程为：

6、11)将六水硝酸铈溶于去离子水中，搅拌后得到ce(no3)3·6h2o水溶液，将氢氧化钠溶于去离子水中，搅拌后得到naoh水溶液；

7、12)将naoh水溶液滴加到ce(no3)3·6h2o水溶液中，再在室温中搅拌，得到均匀的前驱体溶液a；

8、13)将步骤12)所得前驱体溶液a转移至高压釜中进行水热反应，待高压釜冷却至室温，将反应产物进行洗涤，再干燥后煅烧，然后将煅烧完的样品在n2气体等离子体中辐照，得到富含氧空位的ceo2纳米材料。

9、水热反应的温度为80-200℃。

10、水热反应的时间为18-36h。

11、辐照时间为5s-300s。

12、六水硝酸铈与氢氧化钠的比例为(0.50g-1.50g)：(5.12g-10.52g)。

13、步骤2)的操作过程为：

14、21)依次将氯金酸及硝酸银溶解于去离子水中，再在室温下搅拌；

15、22)将步骤1)所得富含氧空位的ceo2纳米材料超声分散至步骤21)所得溶液中，再在室温下搅拌，得混合溶液；

16、23)将三乙醇胺及十六烷基三甲基氯化铵同时滴加至步骤22)所得混合溶液，再在室温下搅拌，得到前驱体溶液b；

17、24)将步骤23)所得前驱体溶液b在氙灯下照射并搅拌，待反应完毕后，将反应产物进行洗涤，再进行干燥，得到auag-ceo2双金属负载型光催化剂。

18、步骤24)中的搅拌时间为1～3h。

19、氯金酸、硝酸银、富含氧空位的ceo2纳米材料、三乙醇胺、ctac的比例为：(0-17.2mg)：(0-15.7mg)：100mg：(5ml-20ml)：(0ml-10ml)。

20、氙灯为300w。

21、本发明具有以下有益效果：

22、本发明所述的auag-ceo2双金属负载型光催化剂的制备方法在具体操作时，通过水热反应及等离子气体处理得到的ceo2纳米片具有丰富的氧空位与高比表面积，是金属负载的天然载体，通过独特的表面活性剂辅助的还原方法，实现双金属助剂在表面的均匀负载，为金属载体强相互作用提供作用途径，有效提升ceo2的光吸收及表面二氧化碳吸附，促使光催化还原co2性能大幅提升，具有显著的应用前景。

技术特征：

1.一种auag-ceo2双金属负载型光催化剂的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的auag-ceo2双金属负载型光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1)的操作过程为：

3.根据权利要求2所述的auag-ceo2双金属负载型光催化剂的制备方法，其特征在于，水热反应的温度为80-200℃。

4.根据权利要求2所述的auag-ceo2双金属负载型光催化剂的制备方法，其特征在于，水热反应的时间为18-36h。

5.根据权利要求2所述的auag-ceo2双金属负载型光催化剂的制备方法，其特征在于，辐照时间为5s-300s。

6.根据权利要求2所述的auag-ceo2双金属负载型光催化剂的制备方法，其特征在于，六水硝酸铈与氢氧化钠的比例为(0.50g-1.50g)：(5.12g-10.52g)。

7.根据权利要求1所述的auag-ceo2双金属负载型光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤2)的操作过程为：

8.根据权利要求7所述的auag-ceo2双金属负载型光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤24)中的搅拌时间为1～3h。

9.根据权利要求7所述的auag-ceo2双金属负载型光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤2)中，氯金酸、硝酸银、富含氧空位的ceo2纳米材料、三乙醇胺、ctac的比例为：(0-17.2mg)：(0-15.7mg)：100mg：(5ml-20ml)：(0ml-10ml)。

10.根据权利要求7所述的auag-ceo2双金属负载型光催化剂的制备方法，其特征在于，氙灯为300w。

技术总结
本发明公开了一种AuAg‑CeO<subgt;2</subgt;双金属负载型光催化剂的制备方法，包括：1)基于水热反应及等离子气体处理方法合成富含氧空位的CeO<subgt;2</subgt;纳米材料；2)基于所述富含氧空位的CeO<subgt;2</subgt;纳米材料制备AuAg‑CeO<subgt;2</subgt;双金属负载型光催化剂，该方法制备得到的催化剂具有太阳光吸收范围光、二氧化碳吸附强、光催化CO<subgt;2</subgt;还原活性及选择性高的特点。

技术研发人员：杨贵东,林波,闫博华,许堡荣
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31