一种过渡金属单原子-氧化钨材料及其制备方法和应用.pdfVIP

说　明　书 1/5页 一种过渡金属单原子‑氧化钨材料及其制备方法和应用 技术领域 [0001] 本发明属于光催化材料技术领域，涉及一种过渡金属单原子‑氧化钨材料及其制 备方法和应用。 背景技术 [0002] 公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然 被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技 术。 [0003] 自工业革命以来，二氧化碳的排放量日益增加，造成了一系列的环境问题，尤其是 全球变暖严重威胁到人类生产和发展。在此背景下，我国提出碳达峰、碳中和目标，其中通 过化学方式将二氧化碳转化为高附加值化学品是一种极具吸引力的方法。光催化二氧化碳 还原则是其中一种温和、绿色、节能的二氧化碳转化方式。由于二氧化碳的非极性对称分子 结构，使得二氧化碳难以被吸附、活化，致使光催化二氧化碳还原的效率低下。并且，光催化 二氧化碳还原的还原产物丰富多样，需要提高反应选择性以获得特定产物。 [0004] 发明人发现，现有二氧化碳还原光催化剂具有载流子分离效率低、光生电子转移 困难、表面高配位比环境等缺陷，二氧化碳的吸附和活化困难，活性、选择性较差制约了光 催化二氧化碳活性。单原子负载作为催化剂结构调控的一种有效方式而被广泛研究，然而 目前在二氧化碳还原催化剂设计中，单原子负载对于选择性和活性提高有限。 发明内容 [0005] 为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种过渡金属单原子‑氧化钨材 料及其制备方法和应用。 [0006] 为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现： [0007] 第一方面，本发明提供一种过渡金属单原子‑氧化钨材料的制备方法，包括如下步 骤： [0008] (1)将钨盐溶于乙醇，通过溶剂热法制备缺陷态氧化钨纳米线； [0009] (2)通过湿化学浸渍法，将制备的缺陷态氧化钨纳米线和过渡金属盐均匀分散于 乙醇溶液中，水浴后煅烧得到所述过渡金属单原子 ‑氧化钨材料。 [0010] 第二方面，本发明提供一种过渡金属单原子‑氧化钨材料，由上述制备方法获得。 [0011] 第三方面，本发明提供上述过渡金属单原子‑氧化钨材料在光催化二氧化碳还原 中的应用。 [0012] 上述本发明的一种或多种技术方案取得的有益效果如下： [0013] (1)通过过渡金属单原子负载于缺陷态氧化钨纳米线，改善了氧化钨对二氧化碳 的吸附活化，极大的提高了二氧化碳还原为一氧化碳的活性和选择性。过渡金属单原子负 载于缺陷态氧化钨纳米线表面，过渡金属单原子的低配位化学环境提高了二氧化碳的吸附 和活化，同时过渡金属单原子促进了载流子的分离，降低了光生电子的转移电阻，并为二氧 说　明　书 2/5页 化碳还原提供高效的活性位点。 [0014] (2)通过二氧化碳还原反应本身选择其合适的催化剂来快速地制备了过渡金属单 原子‑氧化钨材料，具有反应原料易得、制备方法简单、过程绿色环保、成本低廉等利于大规 模工业化的优点。 [0015] (3)本发明中制备得到的镍单原子‑氧化钨材料在水、乙腈、三乙醇胺混合溶液中， 以氯化三(2,2‑联吡啶)钌(II)六水合物为光敏剂，在二氧化碳氛围下进行二氧化碳还原 为一氧化碳产率可达35.8 mmol/g/h，选择性高达97.8％，并且能保持五个循环的稳定性，， 在实际应用方面具有广阔的前景。 附图说明 [0016] 构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示 意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。 [0017] 图1为实施例1制备的Ni/WO ，实施例3制备的Co/WO 和实施例4制备的Fe / 1 2.72 1 2.72 1 WO 和对比例1制备的WO 的XRD； 2.72 2.72 [0018] 图2为实施例1制备的Ni/WO ，实施例3制备的Co/WO 和实施例4制备的Fe / 1 2.72 1 2.72