[发明专利]钼修饰二氧化锆材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种钼修饰二氧化锆材料及其制备方法，将锆源和钼源混合，采用水热法在一定温度下反应合成了钼修饰二氧化锆材料，合成过程具有条件温和、操作简便及安全的特点，制备工艺简单，可以节省制备时间成本和原料成本。钼修饰二氧化锆材料是一种以单斜相和四方相共存的二氧化锆晶体，该材料在光催化还原CO₂活性测试实验中，钼修饰的二氧化锆比未改性的二氧化锆活性明显提高，其中一氧化碳产量最高提高12倍，因此该材料可以应用于光催化领域中来还原二氧化碳。

技术领域

本发明属于光催化材料技术领域，特别涉及一种钼修饰二氧化锆材料及其制备方法和应用。

背景技术

化石燃料的燃烧排放的大量二氧化碳是导致全球气候变化的根本原因，因此产生了很多的环境问题。因此，捕获二氧化碳并转化成能源利用成为了全球研究的问题。二氧化碳作为一个重要的碳源，将二氧化碳转化成一氧化碳或者其他含碳化合物，成为了化工、环境行业研究的重点。近年来，光催化技术由于具有多种优点而吸引了众多研究者的目光，期待用光催化技术将二氧化碳还原成一氧化碳或者其他含碳化合物。通常认为，宽带隙的半导体一般需要更高的能量才能将价带上的电子跃迁到导带上，二氧化锆就是这样一种宽带隙半导体。

Jia Gua等人在Fuel(241(2019)129–137)上报道了，利用二氯氧锆为前驱体，通过水热、煅烧然后浸渍的方法制备了钼修饰的二氧化锆材料。其应用于抗硫一氧化碳甲烷化反应具有良好的抗硫化作用，但是制备工艺分为了两步完成。Ba′rbara Samaranch等人在Chemistry of Materials(Vol.18,No.6,2006)上报道了，制备的钼修饰的四方相二氧化锆随着修饰量改变没有引起二氧化锆晶型结构的变化，但是增加了表面积。综上，以上制备工艺及应用领域各有特点，但是以往的制备工艺往往需要添加表面活性剂或者煅烧工艺，制备工艺较复杂。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种钼修饰二氧化锆的制备方法，制备工艺简单，可以节省制备时间成本和原料成本。

本发明的目的之二在于提供一种钼修饰二氧化锆材料，具有光催化活性，能够将二氧化碳还原为一氧化碳。

本发明的目的之三在于提供钼修饰二氧化锆材料的应用。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种钼修饰二氧化锆的制备方法，包括以下步骤：

1)称取钼源，配制成钼源水溶液；

2)取钼源水溶液并向其中加入锆源，搅拌均匀，得到混合溶液；

3)使步骤2)的混合溶液在170℃-250℃下反应6-24小时，待反应结束，自然冷却至室温以后，留下下层沉淀物；

4)将沉淀物洗涤至中性，然后烘干，得到钼修饰二氧化锆材料。

进一步，钼原子质量和二氧化锆质量的比值范围是0.1％-5％。

进一步，步骤4)中的烘干温度为50℃-80℃，烘干时间为5-24小时。

进一步，钼源采用二水钼酸钠、四水仲钼酸铵或五水硝酸钼。

进一步，锆源采用五水硝酸锆、二氯氧化锆、四氯化锆或硝酸氧锆。

进一步，步骤4)中所述的洗涤具体为用去离子水和无水乙醇洗涤数次。

本发明还公开了所述钼修饰二氧化锆的制备方法制备得到的钼修饰二氧化锆材料，所述钼修饰二氧化锆材料为晶体，存在单斜相(m-ZrO₂)和四方相(t-ZrO₂)两种晶相。

本发明还公开了所述的钼修饰二氧化锆材料作为光催化剂在光催化还原二氧化碳领域的应用。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：