本发明涉及能源化工新材料的，尤其涉及一种搭建“pt-ti”热电子传递桥的新型光热co2还原催化剂及其制备方法。
背景技术：
1、随着全球气候的变化和可再生能源的发展，光热催化co2还原引起了广泛关注。其作为一种绿色可持续的化学合成方法，旨在利用可再生能源驱动的光催化过程将co2转化为高附加值的有机化合物，如甲烷、甲酸、甲醇等，从而实现co2的减排和资源的高效利用。该技术不仅可以减轻co2对全球气候变化的影响，还有望为化石燃料的替代提供新的途径，对实现co2的减排和资源的高效利用目标和可持续发展具有重大战略意义。
2、半导体在光催化反应中扮演着重要角色，其光电性质和表面化学活性使其成为理想的光催化材料。常见的半导体光催化材料，如tio2，由于其无毒、性能稳定、高光响应和低成本等优势使其广泛应用光催化场景中，其主要存在着以下几个关键作用步骤：(1)光吸收和光生载流子的产生：即半导体材料具有能带结构，能够吸收光能并产生电子-空穴对(光生载流子)。当半导体表面受到光照时，光子能量可以激发价带内的电子跃迁至导带，产生自由电子和空穴。(2)光生载流子的迁移：光生载流子在半导体内部通过扩散和漂移运动，沿着电场或浓度梯度的方向迁移。这种迁移过程使得光生载流子能够到达表面，并参与催化反应。(3)参与表面反应：半导体表面的活性位点通过吸附反应物质，并催化光催化反应的进行。然而，其宽禁带(3.2ev)、窄光响应范围和光生电子-空穴对的快速复合阻碍了光催化co2还原活性。基于此，本发明通过设计构筑三维有序的大孔-介孔等级孔半导体结构用于扩大其比表面积，为催化反应提供额外的活性位点，并加快界面电子的传输，达到减缓电子-空穴复合，从而达到提升催化活性的目的。
3、此外，金、银、铂等贵金属粒子由于其强的可见光吸收和捕获能力，有望通过与半导体结合设计构筑异质结体系，用于增强材料对太阳光谱的吸收能力。贵金属颗粒还具有阻止光生的电子-空穴对复合，以及促进界面电荷有效迁移的优势，且基于贵金属局域等离子体共振效应激发产生的高能热电子能够能够显著提升催化材料整体反应温度，有利于降低分子活化能，加快催化反应的进行。因此，本发明提出一种搭建“pt-ti”热电子传递桥的新型光热co2还原催化剂及其制备方法，这种光热催化剂可以有效降低电荷迁移的势垒，并显著提高co2的还原反应性，促进其分子活化转化。
技术实现思路
1、基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种处理效果好的搭建“pt-ti”热电子传递桥的新型光热二氧化碳还原催化剂及其制备方法，该搭建“pt-ti”热电子传递桥的新型光热二氧化碳还原催化剂及其制备方法能有效的对含有化学成分的废气进行合理利用，并达到安全排放的标准。
2、为了解决上述技术问题，本发明提供一种搭建“pt-ti”热电子传递桥的新型光热二氧化碳还原催化剂，所述催化剂由聚苯乙烯微球模板组装而成，是具有连续互通大孔-介孔的等级孔tio2催化材料，并在其等级孔结构上负载pt纳米粒子。。
3、作为上述技术方案的优选，本发明提供的搭建“pt-ti”热电子传递桥的新型光热二氧化碳还原催化剂进一步包括下列技术特征的部分或全部：
4、作为上述技术方案的改进，所述所述pt纳米粒子通过紫外光原位还原到等级孔tio2框架上，使其构建成“pt-ti”热电子桥。
5、本发明还提供了一种搭建“pt-ti”热电子传递桥的新型光热二氧化碳还原催化剂的制备方法，包含如下步骤：
6、(1)惰性气体氛围中，将苯乙烯加入去离子水中加热搅拌处理；
7、(2)将过硫酸钾加入到步骤(1)的溶液中进一步加热搅拌处理；
8、(3)将步骤(2)中的溶液离心洗涤，并进行静置干燥处理，得到聚苯乙烯；
9、(4)将钛酸四异丙酯溶液加入到步骤(3)中得到的聚苯乙烯中；
10、(5)将步骤(4)中的溶液进行老化处理；
11、(6)将步骤(5)中得到的样品进行高温煅烧处理；
12、(7)将氯铂酸溶液加入到步骤(6)合成的样品中；
13、(8)将步骤(7)得到的样品进行紫外光照射处理；
14、(9)将步骤(8)中得到的样品进行干燥处理，得到具有“pt-ti”热电子传递桥的等级孔tio2光热催化材料。
15、作为上述技术方案的优选，本发明提供的搭建“pt-ti”热电子传递桥的新型光热二氧化碳还原催化剂的制备方法进一步包括下列技术特征的部分或全部：
16、作为上述技术方案的改进，所述所述步骤(1)中，苯乙烯与去离子水的比例范围为47g：100ml～50g：100ml，惰性气体为氮气，加热温度为70～80℃，搅拌时间为20～40min；所述步骤(2)中，过硫酸钾与步骤(1)中苯乙烯的比例范围为0.32g：47g～0.4g：50g，加热温度为70～80℃，搅拌处理时间为6～8h。
17、作为上述技术方案的改进，所述步骤(3)中静置干燥的温度为45～65℃；步骤(4)中钛酸四异丙酯与水的体积比为10～25，钛酸四异丙酯与聚苯乙烯微球的质量比为1：9.5～1：10。
18、作为上述技术方案的改进，所述步骤(5)中的老化温度为室温，时间为24～36h；步骤(6)中高温煅烧温度为550℃，升温速率为2～5℃/min，反应时间为4～5h。
19、作为上述技术方案的改进，所述步骤(7)中氯铂酸的浓度为1mg/ml，加入质量为步骤(6)中产物的0.01wt％～0.05wt％。
20、作为上述技术方案的改进，所述步骤(8)中紫外灯的波长为365nm，照射时长为2～3h；步骤(9)中干燥温度为45～65℃。
21、如上述任一所述的搭建“pt-ti”热电子传递桥的新型光热二氧化碳还原催化剂，即为pt@hp-tio2光热催化剂。制备的pt@hp-tio2光热催化剂的甲烷演化速率为29.68μmol·h-1·g-1，比纯tio2提升了21倍，在模拟阳光照射下选择性高于99％。这种铺设高效的“pt···ti”热电子位移桥的等级孔催化体系，为设计先进的光热催化剂、高效还原二氧化碳和高价值的化学生产提供了一个新的视角。
22、与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下有益效果：
23、1.本发明提供了一种搭建“pt-ti”热电子传递桥的新型光热co2还原催化剂及其制备方法，通过将pt纳米颗粒负载在等级孔半导体tio2框架上，以实现优异的光热催化还原co2性能。
24、2.本发明通过聚苯乙烯模板设计构筑具备大孔-介孔的等级孔半导体框架，该框架结构稳定，孔径尺寸均一且结构可调，易于推广应用于开发其他光热催化体系框架。
25、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，详细说明如下。
1.一种搭建“pt-ti”热电子传递桥的新型光热二氧化碳还原催化剂，其特征在于：所述催化剂由聚苯乙烯微球模板组装而成，是具有连续互通大孔-介孔的等级孔tio2催化材料，并在其等级孔结构上负载pt纳米粒子。
2.如权利要求1所述的搭建“pt-ti”热电子传递桥的新型光热二氧化碳还原催化剂，其特征在于：所述pt纳米粒子通过紫外光原位还原到等级孔tio2框架上，使其构建成“pt-ti”热电子桥。
3.一种搭建“pt-ti”热电子传递桥的新型光热二氧化碳还原催化剂的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：
4.如权利要求3所述的搭建“pt-ti”热电子传递桥的新型光热二氧化碳还原催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，苯乙烯与去离子水的比例范围为47g：100ml～50g：100ml，惰性气体为氮气，加热温度为70～80℃，搅拌时间为20～40min；所述步骤(2)中，过硫酸钾与步骤(1)中苯乙烯的比例范围为0.32g：47g～0.4g：50g，加热温度为70～80℃，搅拌处理时间为6～8h。
5.如权利要求3所述的搭建“pt-ti”热电子传递桥的新型光热二氧化碳还原催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中静置干燥的温度为45-65℃；步骤(4)中钛酸四异丙酯与水的体积比为10～25，钛酸四异丙酯与聚苯乙烯微球的质量比为1：9.5～1：10。
6.如权利要求3所述的搭建“pt-ti”热电子传递桥的新型光热二氧化碳还原催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中的老化温度为室温，时间为24～36h；步骤(6)中高温煅烧温度为550℃，升温速率为2～5℃/min，反应时间为4～5h。
7.如权利要求3所述的搭建“pt-ti”热电子传递桥的新型光热二氧化碳还原催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(7)中氯铂酸的浓度为1mg/ml，加入质量为步骤(6)中产物的0.01wt％～0.05wt％。
8.如权利要求3所述的搭建“pt-ti”热电子传递桥的新型光热二氧化碳还原催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(8)中紫外灯的波长为365nm，照射时长为2～4h；步骤(9)中干燥温度为45～65℃。
9.如权利要求1-8任一所述的搭建“pt-ti”热电子传递桥的新型光热二氧化碳还原催化剂，其特征在于：所述搭建“pt-ti”热电子传递桥的新型光热二氧化碳还原催化剂为pt@hp-tio2光热催化剂，其甲烷演化速率为29.68μmol·h-1·g-1，在模拟阳光照射下选择性高于99％。
