【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于復合納米材料，涉及光催化劑，尤其涉及一種銅納米簇修飾的溴化銀納米顆粒/二氧化鈦(cu/agbr/tio2)光催化劑的制備方法及應用。
技術介紹
0、技術背景
1、利用自然光驅動co2和h2o轉化成具有高經濟附加值的化學品(如co、ch4、ch3oh、c2h4、c2h6、o2和h2o2)被認為是緩解不斷增長的co2等級和能源危機的重要策略。在通過電子介導的co2光還原產生的各種產物中，c2h4被認為是高價值的原材料，約占化工行業石化產品的75％，而h2o2被認為是從h2o氧化反應中獲得的最具經濟價值的產品。因此，同時產生用于c2h4生產的光生電子和用于h2o2生產的光生空穴可以最大程度地提高產品的經濟效益。然而，在低成本co2和h2o的光轉化中，能同時合成c2h4和h2o2尚未實現。
2、c2h4和h2o2的制備涉及*co、*h和*oh活性物種傳遞，高濃度的活性物種通常有助于*co二聚化、質子化和*oh偶聯等關鍵步驟的進行。考慮到電荷載流子轉移動力學和co2、h2o轉化熱力學特點，觀察到光生電子可以促進氫離子(h+)和co2的還原生成*h和*co，而光生空穴可以氧化大量的氫氧離子(oh-)生成*oh，表明充足的電荷驅動力有助于c2h4和h2o2的高效合成。然而，基于對*h和*oh中間體的大量需求，以及*h-*oh自發重組的內在矛盾，進一步導致了光生電荷的大量浪費和c2h4和h2o2的合成受阻。因此，在這種高經濟碳循環反應體系中，精確制備具有明確定義的活性位點的強勁電荷驅動力的光催化劑，具有極其
3、本專利技術通過靜電相互作用強化的離子交換過程，開發了一種空間限域的三元混合異質結構，將cu納米團簇修飾的agbr納米顆粒定向修飾到tio2基底上。利用空間限域結構，cu/agbr/tio2三元混合結構具有級聯的多步電荷轉移機制，提供了強大的電荷動量來驅動高效的*h、*oh和*co產生。此外，在本專利技術中，cu納米簇充當高效的活性中心，用于*oh物種捕獲，極大抑制*h-*oh重組，促進*h的傳遞和質子化反應進行。錨定*oh的cu納米簇還能有效地引發源自agbr的*co的快速轉移和積累，促進了高效的*co偶聯反應。此外，由于高濃度的*oh覆蓋促進了*oh偶聯，成功實現了光驅動co2和h2o轉為c2h4和h2o2。因此，本專利技術不僅強調了強大的電荷驅動力對于高效傳質的重要性，而且強調了抑制*h-*oh重組對于促進從co2和h2o中共同光合成c2h4和h2o2的重要意義。
技術實現思路
1、為了解決上述技術中涉及的問題和挑戰，本專利技術提供一種銅納米簇修飾的溴化銀納米顆粒/二氧化鈦(cu/agbr/tio2)光催化劑的制備方法及應用。
2、技術方案
3、一種銅納米簇修飾的溴化銀納米顆粒/二氧化鈦(cu/agbr/tio2)光催化劑的制備方法，包括如下步驟：
4、(1)cu/agcl的合成：在去離子水中混合銅源和銀源形成cu離子吸附的agcl混濁液，其中，銅源中的銅和銀源中的銀的質量比為0.001～0.020g:0.002～0.030g，優選0.018g:0.020g；
5、(2)cu/agbr/tio2的合成：將tio2、抗壞血酸、聚乙烯吡咯烷酮和溴化鉀分散在去離子水中超聲均勻，轉移到50～100℃的油浴中，攪拌、加熱10min后，加入cu/agcl混濁液，保持在50～100℃反應3～5h，優選80℃反應3h，取出自然冷卻至室溫，用去離子水和無水乙醇洗滌除雜，即得；其中，tio2、抗壞血酸、聚乙烯吡咯烷酮、溴化鉀、去離子水的質量-體積比為0.100～0.500g:0.100～0.200g:0.100～0.200g:0.300～0.500g:4.000～20.000ml，優選0.200g:0.105g:0.120g:0.300g:12.000ml；銅源中的銅、銀源中的銀、tio2的質量比為：0.001～0.020g:0.002～0.030g:0.100～0.500g，優選0.018g:0.020g:0.200g。
6、本專利技術較優公開例，步驟(1)中，所述銅源為銅的硝酸鹽、硫酸鹽時，具體為硝酸銅、硝酸亞銅、硫酸銅、硫酸亞銅，優選硝酸銅，所述銀源為氯化銀；所述銅源為鹽酸鹽時，具體為氯化銅或氯化亞銅，優選氯化銅，所述銀源為硝酸銀。
7、根據本專利技術所公開的方法制備得到的銅納米簇修飾的溴化銀納米顆粒/二氧化鈦(cu/agbr/tio2)光催化劑，其形貌為銅納米簇修飾在溴化銀納米顆粒表面，共同負載于顆粒狀二氧化鈦表面。
8、本專利技術所制得的cu納米簇和agbr納米顆粒的微觀形貌利用透射電子顯微鏡(tem)以及高分辨透射電子顯微鏡(hrtem)觀察、組成結構利用x射線衍射(xrd)證明、原子配位環境通過同步輻射x射線吸收譜(xafs)進行分析。
9、本專利技術的另一個目的是將所制得的銅納米簇修飾的溴化銀納米顆粒/二氧化鈦光催化劑(cu/agbr/tio2)應用于光催化co2和h2o轉化制c2h4和h2o2。
10、光催化co2還原和h2o氧化性能測試
11、(1)將2.0mg的光催化劑分散在半徑為2.35cm的微孔膜的表面上，向反應系統中加入0.5ml去離子水作為空穴消耗劑，此外，對氣體循環系統進行15min的真空處理，隨后充滿高純度co2氣體(99.99％)至90kpa，再次進行真空處理，然后將co2再次充入反應系統使得壓強維持在90kpa；
12、(2)光源采用300w氙燈，實際催化劑表面照射光強為400mw·cm-2。氣體產物通過配備火焰離子化檢測器(fid)和熱導率檢測器(tcd)的氣相色譜儀進行檢測，產生的氣體經過標準氣體混合物校準，其組成成分由保留時間和峰值強度分別進行定性和定量分析。通過氙燈照射還原co2進行光催化活性實驗，通過氣相色譜保留時間確定還原產物種類，用實測峰面積與標準峰面積進行對比來確定還原co2效率，以評估其光催化還原co2性能。
13、(3)通過ce4+滴定法檢測h2o2生成量。該方法基于h2o2和ce4+之間的反應，其中ce4+被還原為ce3+，導致顏色從黃色變為無色。反應前后ce4+的濃度在316nm處使用紫外-可見分光光度計測量。在實驗中，將5ml氣體產物注入含有ce(so4)2(1mm)和硫酸(0.5m)的溶液中。此外，向反應器中添加ce(so4)2(1mm)和硫酸(0.5m)的溶液，以收集吸附在反應器壁和液態h2o中的h2o2。通過考慮氣體和液體相中h2o2的總量，進行實際的h2o2定量。
14、有益效果
15、本專利技術通過靜電相互作用強化的離子交換過程，開發了一種空間限域的三元混合異質結構，將cu納米團簇修飾的agbr納米顆粒定向修飾到tio2基底上。利用空間限域結構，cu/agbr/tio2三元混合結構具有級聯的多步電荷轉移機制，為催化劑提供強勁的電荷驅動力，此外cu和ag的毗鄰異核位點，為整個本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種銅納米簇修飾的溴化銀納米顆粒/二氧化鈦光催化劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的銅納米簇修飾的溴化銀納米顆粒/二氧化鈦光催化劑的制備方法，其特征在于：步驟（1）中，所述銅源中的銅和銀源中的銀的質量比為0.018?g:0.020g。
3.根據權利要求1所述的銅納米簇修飾的溴化銀納米顆粒/二氧化鈦光催化劑的制備方法，其特征在于：步驟（1）中，所述銅源為銅的硝酸鹽、硫酸鹽時，所述銀源為氯化銀。
4.根據權利要求3所述的銅納米簇修飾的溴化銀納米顆粒/二氧化鈦光催化劑的制備方法，其特征在于：步驟（1）中，所述銅源為硝酸銅、硝酸亞銅、硫酸銅或硫酸亞銅。
5.根據權利要求4所述的銅納米簇修飾的溴化銀納米顆粒/二氧化鈦光催化劑的制備方法，其特征在于：步驟（1）中，所述銅源為硝酸銅。
6.根據權利要求1所述的銅納米簇修飾的溴化銀納米顆粒/二氧化鈦光催化劑的制備方法，其特征在于：步驟（1）中，所述銅源為鹽酸鹽時，所述銀源為硝酸銀。
7.根據權利要求6所述的銅納米簇修飾的溴化銀納米顆粒/二氧化
8.根據權利要求1所述的銅納米簇修飾的溴化銀納米顆粒/二氧化鈦光催化劑的制備方法，其特征在于：步驟（2）中，所述加入所述Cu/AgCl混濁液，保持在80℃反應3h。
9.根據權利要求1-8任一所述方法制備得到的銅納米簇修飾的溴化銀納米顆粒/二氧化鈦光催化劑，其特征在于：所述光催化劑的形貌為銅納米簇修飾在溴化銀納米顆粒表面，共同負載于顆粒狀二氧化鈦表面。
10.一種如權利要求9所述銅納米簇修飾的溴化銀納米顆粒/二氧化鈦光催化劑的應用，其特征在于：將其應用于光催化CO2和H2O轉化制C2H4和H2O2。
...【技術特征摘要】
1.一種銅納米簇修飾的溴化銀納米顆粒/二氧化鈦光催化劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的銅納米簇修飾的溴化銀納米顆粒/二氧化鈦光催化劑的制備方法，其特征在于：步驟（1）中，所述銅源中的銅和銀源中的銀的質量比為0.018?g:0.020g。
3.根據權利要求1所述的銅納米簇修飾的溴化銀納米顆粒/二氧化鈦光催化劑的制備方法，其特征在于：步驟（1）中，所述銅源為銅的硝酸鹽、硫酸鹽時，所述銀源為氯化銀。
4.根據權利要求3所述的銅納米簇修飾的溴化銀納米顆粒/二氧化鈦光催化劑的制備方法，其特征在于：步驟（1）中，所述銅源為硝酸銅、硝酸亞銅、硫酸銅或硫酸亞銅。
5.根據權利要求4所述的銅納米簇修飾的溴化銀納米顆粒/二氧化鈦光催化劑的制備方法，其特征在于：步驟（1）中，所述銅源為硝酸銅。
6.根據權利要求1所述的銅納米簇修飾的...
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