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

本发明属于光热co2催化转化的，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：

1、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。

2、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。

3、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。

技术实现思路

1、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。

2、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：

3、（1）将钨酸钠分散到水中，在20-25℃搅拌20-40min，得到钨酸钠溶液；

4、（2）向钨酸钠溶液中加入浓盐酸，搅拌，得到混合溶液；

5、（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；

6、（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；

7、（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。

8、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。

9、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）。

10、步骤（3）中草酸为钨酸钠质量的20-40%。

11、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。

12、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。

13、步骤（5）中氢气的流速为1-3sccm。

14、步骤（3）的后处理为：抽滤、洗涤、干燥。

15、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。

16、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。

17、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：

18、（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。

19、（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）。

20、（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。

21、（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%。

22、（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。

23、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。

24、与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

25、（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。

26、（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。

27、（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。

技术特征：

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：

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。

技术总结
本发明属于光热CO<subgt;2</subgt;催化转化的技术领域，具体涉及具有全光谱光热CO<subgt;2</subgt;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CO<subgt;2</subgt;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CO<subgt;2</subgt;催化加氢活性的催化剂。本发明提供的具有全光谱光热CO<subgt;2</subgt;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。

技术研发人员：姜在勇,袁之敏,赵星岭,曹祯
受保护的技术使用者：潍坊学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15