[发明专利]一种Ag-RGO-CdS三元纳米复合物的制备和应用

说明书

本发明涉及一种Ag‑RGO‑CdS三元纳米复合物的制备和应用，属于光催化还原CO₂领域。本发明分别采用溶剂热的方法制备了CdS纳米棒、热化学还原的方式将石墨烯氧化物GO还原为还原石墨烯氧化物RGO且与CdS纳米棒复合，结合光沉积的方式把Ag负载到RGO‑CdS复合物上，构成Ag‑RGO‑CdS三元纳米复合物。该方法易于操作、反应条件较为温和。这种材料应用于光催化还原CO₂中表现出优异的光催化活性、产物选择性。Ag的加入提高了催化反应的活性，RGO的引入促使光还原选择性的增强。此方法旨在降低大气中CO₂浓度、探讨化石能源的替代品以及高效开发利用太阳能等方面具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于光催化还原CO₂的技术领域，具体涉及Ag-RGO-CdS三元纳米复合物的制备方法及其光催化还原CO₂应用。

背景技术

随着经济社会水平的快速发展，不可再生化石燃料的持续消耗，人类对能源需求日益增大，使得环境污染和能源危机问题日益凸显。开发绿色、新型可再生能源，减少有害气体的排放已经刻不容缓。在太阳能的驱动下，采用半导体光催化技术，将CO₂光催化转化为有用的CO，CH₄，HCOOH，CH₃OH和HCHO等碳氢燃料，对于缓解温室效应带来的环境问题和弥补能源短缺所造成的能源危机有着重要的理论和实际意义。

利用太阳能，将CO₂和H₂O转换为碳氢燃料，实现人工光合成技术，这将有望取得可持续的能源转化，并且可视为改变对传统化石燃料依赖的一条康庄大道。然而在光催化还原CO₂过程中，半导体材料因光生电子-空穴复合几率高，导致在光还原中存在着转化率低和选择性差等问题。因此，开发高催化活性、选择性的催化剂或助催化剂应用于光还原CO₂体系显得至关重要。

本发明中设计合成了三元纳米复合光催化剂，考察其在光催化还原CO₂体系中的性能作用关系。复合材料合成技术简单、易于操作，在光还原CO₂过程中表现出优异的催化活性。还原石墨烯氧化物（RGO）优异的表现，为廉价碳基材料今后应用于光还原技术中提供了一定的借鉴意义。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种三元纳米复合物Ag-RGO-CdS的制备方法，合成了Ag-RGO-CdS三元纳米复合材料，纳米复合光催化剂在光还原CO₂活性测试中有着良好的催化活性。该制备过程中不需要复杂的仪器、方法简单，容易操作，利于其推广应用。

为了实现上述的目的，本发明是通过如下技术方案进行实施：

本发明制备了Ag-RGO-CdS三元纳米复合材料，其主要应用于光催化还原CO₂。

该纳米复合物的制备方法过程如下：

（1）硫化镉纳米棒（CdS nanorods）的制备：按照溶剂热的方法，CdCl₂为镉源，硫脲（或硫代乙酰胺、L型半胱氨酸、二甲亚枫）为硫源，乙二胺为溶剂，溶剂热120～180℃，反应24～96 h，得到样品离心、洗涤、烘干。

（2）热还原法合成RGO-CdS复合物：采用化学热还原法，取已分散好的GO溶液，加入搅拌均匀的CdS-乙二醇溶液中，经140℃回流1～4 h，冷却、洗涤、离心、干燥备用。

（3）Ag-RGO-CdS三元纳米复合物的合成：通过光还原方法，RGO-CdS加入到盛有H₂O-TEOA混合液的反应器中，充分搅拌均匀。然后取AgNO₃溶液加入其中，氙灯光照，将得到的样品离心洗涤，然后置于烘箱中燥干。

步骤（2）中石墨烯氧化物GO与CdS的质量比为0.5~5:100。