一种富缺陷过渡金属氧化物纳米片/金属异质结催化剂及其制备方法与应用专利检索-含有CO基只连接碳或氢原子的化合物的制备此类化合物的螯合物的制备专利检索查询-专利查询网

一种富 缺陷过渡金属 氧化物纳米片/金属 异质结催化剂及其制备方法与应用

专利类型	发明授权	法律事件	公开; 实质审查; 授权;
专利有效性	有效专利	当前状态	授权
申请号	CN202211391482.9	申请日	2022-11-07
公开(公告)号	CN116020458B	公开(公告)日	2025-03-25
申请人	福建师范大学;	申请人类型	学校
发明人	杨民权; 鹿苏微; 沈丽娟;	第一发明人	杨民权
权利人	福建师范大学	权利人类型	学校
当前权利人	福建师范大学	当前权利人类型	学校
省份	当前专利权人所在省份：福建省	城市	当前专利权人所在城市：福建省福州市
具体地址	当前专利权人所在详细地址：福建省福州市闽侯县上街镇学府南路8号福建师范大学旗山校区	邮编	当前专利权人邮编：350117
主IPC国际分类	B01J23/648	所有IPC国际分类	B01J23/648 ; B01J23/652 ; B01J37/30 ; B01J37/08 ; B01J37/03 ; C01B3/22 ; C07C45/00 ; C07C45/29 ; C07C47/54
专利引用数量	0	专利被引用数量	0
专利权利要求数量	3	专利文献类型	B
专利代理机构	福州科扬专利事务所	专利代理人	魏珊珊;
摘要	本发明公开了一种富缺陷过渡金属氧化物纳米片/金属异质结催化剂及其制备方法与应用，本发明利用金属催化的方式，在低温条件下通过控制金属前驱体含量和光照时间实现过渡金属氧化物纳米片中缺陷的引入和调控，实现富缺陷过渡金属氧化物纳米片/金属异质结催化剂的制备；在整个制备过程中，无需外加还原剂，反应条件温和，缺陷浓度可控并且不会破坏纳米片结构，制备方法简单易行，具有一定的普适性；本发明所制得的富缺陷过渡金属氧化物纳米片/金属异质结催化剂展示出高效的光热催化选择性氧化芳香醇化合物至醛耦合产氢性能，能够高效利用太阳能同步制得精细化学品和清洁氢能，有效地利用了光生电子 ‑空穴对。
权利要求	1.一种富缺陷过渡金属氧化物纳米片/金属异质结催化剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法为利用金属催化的方式，在低温条件下通过控制金属前驱体含量和光照时间实现过渡金属氧化物纳米片中缺陷的引入和调控，具体包括以下步骤： S1、将碳酸盐和过渡金属氧化物按照一定摩尔比研磨混合，利用高温固相法在马弗炉中高温煅烧，获得产物； S2、称取S1所获得的产物分散至强酸溶液中进行质子交换反应，然后离心洗涤至中性，烘干得到层状过渡金属氧化物； S3、按一定摩尔比称取层状过渡金属氧化物与四丁基氢氧化铵置于蓝盖瓶中，加水稀释至1L并搅拌，离心后收集上层液体； S4、将酸溶液逐滴滴加至S3所收集的上层液体中，搅拌并离心收集沉淀，使用去离子水洗涤沉淀物至中性，重新分散于去离子水中，得到过渡金属氧化物纳米片悬浮液； S5、将过渡金属氧化物纳米片悬浮液与甲醇等体积混合，加入金属前驱体溶液，超声后通入惰性气体，使用紫外光照射，制得富缺陷过渡金属氧化物纳米片/金属异质结催化剂；所述S1中碳酸盐为K2CO3、Li2CO3、Cs2CO3的一种或几种，过渡金属氧化物为Nb2O5或Nb2O5和WO3，煅烧温度为800‑1000 ℃，煅烧时间为5‑10 h；所述S2中强酸溶液为浓度3‑6 M的HNO3溶液或浓度1‑3 M的HCl溶液，质子交换反应时间为3‑8 天；所述S3中层状过渡金属氧化物与四丁基氢氧化铵的摩尔比为1:1‑1:3；所述S4中酸溶液为浓度1‑3 M的HNO3溶液或浓度1‑3 M的HCl溶液；所述S5中过渡金属氧化物纳米片为HNb3O8或HNbWO6，纳米片厚度为1‑3 nm，纳米片悬浮液浓度为10‑50 mg/mL；所述S5中金属前驱体溶液为H2PtCl6·6H2O、H2PdCl4、RuCl3中的一种，浓度为5‑20 mg/mL，负载金属为Pt、Pd、Ru中的一种，负载比例为0.5‑2.0 wt%，紫外光照射时间为10‑120 min。 2.一种根据权利要求1所述方法制得的一种富缺陷过渡金属氧化物纳米片/金属异质结催化剂。 3.一种富缺陷过渡金属氧化物纳米片/金属异质结催化剂的应用，其特征在于，将权利要求2所述富缺陷过渡金属氧化物纳米片/金属异质结催化剂应用于光热催化选择性氧化芳香醇化合物转化为醛和氢气的反应。
说明书全文	一种富缺陷过渡金属氧化物纳米片/金属异质结催化剂及其制备方法与应用技术领域 [0001] 本发明属于能源中的催化技术领域，具体涉及一种富缺陷过渡金属氧化物纳米片/金属异质结催化剂及其制备方法与应用。背景技术 [0002] 近年来，具有独特结构特性与表面性质的二维材料已成为光催化领域的研究热点。相比于传统块状材料，仅有单层或几层结构的二维材料极大缩短了载流子传输距离，促进了电子‑空穴对的高效分离。此外，二维材料提供了更大的比表面积和更多的反应活性位点，有利于反应物分子的吸附和活化。然而，二维材料较低的太阳能利用率仍然极大地限制了其在光催化领域的应用。 [0003] 缺陷工程是近年来催化与储能领域的前沿研究课题。通过缺陷工程，可以调控纳米材料的光吸收特性、电子结构等物理化学性质。例如氧空位作为金属氧化物中常见的缺陷，可以在金属氧化物半导体的禁带中诱导产生中间带隙，从而缩小半导体的禁带宽度、拓展其光吸收范围。因此，在纳米材料光催化剂中引入缺陷结构以实现功能定制是进一步提升其催化性能的有效策略。 [0004] 二维材料具有极大的比表面积，有利于表面缺陷产生，并且其超薄结构能够减少生成体相缺陷，是一类理想的缺陷调控材料。然而常见的缺陷工程通常利用高温H2气氛煅烧、等离子体活化以及强还原剂还原等方式，能耗较大且操作困难。并且，此类方法会对二维材料的片层结构产生不利影响，例如高温条件下会造成纳米片重新堆叠成块状结构，剧烈还原处理会破裂纳米片结构成为颗粒等，阻碍催化剂的进一步应用。因此，开发一种在温和条件下引入和调控纳米片表面缺陷的有效策略尤为重要。 [0005] 公开号为CN110180569A的专利“片状碳化二钼/过渡金属异质结电催化复合材料及其制法”，提供了一种在加热条件下，通过还原气体经一步法反应合成具有优良电催化性能的片状碳化二钼/过渡金属质结电催化复合材料，但是此方法在实施过程中需要根据具体反应釜的大小调整炭基底的大小，保证其能够围绕容器侧壁设置，这样原料才可以在炭基底上生长；公开号为CN110404562A的专利“一种富缺陷的Co3S4超薄多孔纳米片材料及其制备方法与应用”，本发明通过采用等离子体技术处理无机有机层交替排列的无机有机杂化前驱物干剥离制备非层状结构的过渡金属基富缺陷超薄多孔二维纳米片材料，但是本发明制备过程中前驱体需要利用氩气等离子体处理以去除无机有机杂化前驱物中的有机层，否则有机组分在后续的电化学测试中对催化活性将产生不利影响。发明内容 [0006] 本发明介绍了一种富缺陷过渡金属氧化物纳米片/金属异质结催化剂及其制备方法与应用，针对传统缺陷制备方法中的不足，提供一种利用金属催化的方式，在低温、温和条件下实现了过渡金属氧化物纳米片中缺陷的引入和调控，解决了现有缺陷工程技术中反应条件苛刻，需要还原剂和破坏纳米片结构等问题，制备方法简单易行、具有一定的普适性；所制得的富缺陷过渡金属氧化物纳米片/金属异质结催化剂展示出良好的光热催化氧化芳香醇至醛耦合产氢性能，能够同步制得精细化学品和清洁氢能，有效地利用了光生电子‑空穴对，避免了副产物的生成，提高了产品经济效益。 [0007] 本发明的技术方案如下： [0008] 本发明的目的之一在于提供一种富缺陷过渡金属氧化物纳米片/金属异质结催化剂的制备方法，所述制备方法为利用金属催化的方式，在低温条件下通过控制金属前驱体含量和光照时间实现过渡金属氧化物纳米片中缺陷的引入和调控。 [0009] 进一步的，所述制备方法具体如下： [0010] S1、将碳酸盐和过渡金属氧化物按照一定摩尔比研磨混合，利用高温固相法在马弗炉中高温煅烧，获得过渡金属碳酸盐化合物； [0011] S2、称取过渡金属碳酸盐化合物分散至强酸溶液中进行质子交换反应，然后离心洗涤至中性，烘干得到层状过渡金属氧化物； [0012] S3、按一定摩尔比称取层状过渡金属氧化物与四丁基氢氧化铵置于蓝盖瓶中，加水稀释至1L并搅拌，离心后收集上层液体，即过渡金属氧化物纳米片； [0013] S4、将酸溶液逐滴滴加至过渡金属氧化物纳米片中，搅拌并离心收集沉淀，使用去离子水洗涤沉淀物至中性，重新分散于去离子水中，得到过渡金属氧化物纳米片悬浮液； [0014] S5、将甲醇、水和过渡金属氧化物纳米片悬浮液混合，加入金属前驱体溶液，超声后通入惰性气体，使用紫外光照射，制得富缺陷过渡金属氧化物纳米片/金属异质结催化剂。 [0015] 进一步的，所述S1中碳酸盐为K2CO3、Li2CO3、Cs2CO3的一种或几种，过渡金属氧化物为Nb2O5、WO3的一种或两种，煅烧温度为800‑1000℃，煅烧时间为5‑10h。 [0016] 进一步的，所述S2中强酸溶液为浓度3‑6M的HNO3或浓度1‑3M的HCl，质子交换反应时间为3‑8天。 [0017] 进一步的，所述S3中层状过渡金属氧化物与四丁基氢氧化铵的摩尔比为1:1‑1:3。 [0018] 进一步的，所述S4中酸溶液为浓度1‑3M的HNO3或浓度1‑3M的HCl。 [0019] 进一步的，所述S5中过渡金属氧化物纳米片为HNb3O8或HNbWO6，纳米片厚度为1‑‑13nm，纳米片悬浮液浓度为10‑50mg mL 。 [0020] 进一步的，所述S5中金属前驱体溶液为H2PtCl6·6H2O、H2PdCl4、RuCl3中的一种，浓‑1度为5‑20mg mL ，紫外光照射时间为10‑120min。 [0021] 本发明的目的之二在于提供一种富缺陷过渡金属氧化物纳米片/金属异质结催化剂。 [0022] 本发明的目的之三在于提供一种富缺陷过渡金属氧化物纳米片/金属异质结催化剂的应用，所述富缺陷过渡金属氧化物纳米片/金属异质结催化剂应用于光热催化选择性氧化芳香醇化合物至醛耦合产氢领域，能同步制得精细化学品和清洁氢能，有效利用光生电子‑空穴对。 [0023] 相较于现有技术，本发明的有益效果在于： [0024] 1、传统缺陷工程主要通过高温H2气氛煅烧、等离子体活化以及强还原剂还原等，本发明的制备方法为利用金属催化的方式引入和调控缺陷，在此过程中，不需要任何外加还原剂，反应条件温和、装置简单，有利于大规模推广，具有通用性。 [0025] 2、本发明中富缺陷过渡金属氧化物纳米片/金属异质结催化剂的制备方法反应条件温和，避免了传统制备方法中的高温条件对纳米片的不利影响，使得纳米片结构能够保持完整，避免出现团聚、破碎现象。 [0026] 3、本发明制备的富缺陷过渡金属氧化物纳米片/金属异质结催化剂光吸收范围拓展至全光谱范围(250‑2500nm)，能够实现光生载流子的有效分离、并具有良好的光热转换效果，实现太阳能的高效利用。本发明所制备的富缺陷过渡金属氧化物纳米片/金属异质结催化剂引入了缺陷，使得光吸收范围拓展至全光谱范围(250‑2500nm)，同时缺陷及金属异质结的形成致使光生载流子的有效分离，具有良好的光热转换效果，实现太阳能的高效利用。 [0027] 4、将本发明制备的富缺陷过渡金属氧化物纳米片/金属异质结催化剂应用于光热催化选择性氧化芳香醇化合物至醛耦合产氢领域，反应中以芳香醇为反应底物，无需使用牺牲剂。在光照条件下，紫外光激发纳米片产生的空穴氧化醇分子，生成相应的醛分子和质子，与此同时光生电子还原产生的质子，从而生成氢气，同时可见‑红外光产生的热效应会加速光生载流子的分离及氧化还原过程，从而实现光热协同。此应用能够同步制得精细化学品和清洁氢能，有效地利用了光生电子‑空穴对，并避免副产物的生成，提高了产品经济效益。 [0028] 附图标记 [0029] 图1为本发明实施例1所合成的1.5wt％Pt/HNb3O8催化剂的原子力显微镜图像； [0030] 图2为本发明实施例1‑8所合成的Pt/HNb3O8催化剂和HNb3O8的电子顺磁共振波谱； [0031] 图3为本发明实施例10‑11中Pt/HNb3O8催化剂活性测试结果； [0032] 图4为本发明实施例12‑13中Pt/HNb3O8催化剂活性测试结果。具体实施方式 [0033] 下面结合附图和较佳实施例对本发明做进一步的说明，给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。 [0034] 下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到； [0035] 以下实施例中的定量试验，均设置三次重复实验，结果取平均值； [0036] 下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法； [0037] 实施例1 1.5wt％Pt/HNb3O8催化剂的制备 [0038] 本实施例提供一种富缺陷过渡金属氧化物纳米片/金属异质结催化剂的制备方法，具体包括以下步骤： [0039] S1、称取0.03mol的Nb2O5和0.011mol的K2CO3研磨均匀后转移至坩埚，800℃下高温煅烧5h，冷却至室温后收集KNb3O8； [0040] S2、称取8g KNb3O8并分散在HNO3溶液中(3M)剧烈搅拌3天，离心收集沉淀并用去离子水洗至中性，干燥后收集得到层状HNb3O8； [0041] S3、称取2g层状HNb3O8和2g TBAOH(四丁基氢氧化铵，56％)溶液置于蓝盖瓶中混合，并用去离子水稀释至1L，剧烈搅拌14天，离心收集上层溶液； [0042] S4、滴加等体积HNO3溶液(1M)于上层溶液中，收集沉淀，用去离子水洗涤至中性，‑1并重新分散在去离子水中得到10mg mL HNb3O8纳米片胶体溶液； [0043] S5、量取50mg HNb3O8纳米片胶体溶液，用去离子水稀释至8mL后添加8mL甲醇并转‑1移至石英反应器中，将199.1μL 10mg mL H2PtCl6·6H2O滴加至混合溶液中超声分散均匀，使Pt负载量为1.5wt％，持续通入氩气20min，去除溶液中的空气并密闭封口； [0044] S6、室温条件下使用紫外光持续照射S5所制得的溶液90min，离心收集黑色产物并用去离子水充分洗涤3次，得到催化剂1.5wt％Pt/HNb3O8。 [0045] 图1展示了本制备方法所合成的催化剂1.5wt％Pt/HNb3O8的原子力显微镜(AFM)图像；从图1中可以看出，本发明通过Pt负载引入缺陷后的纳米片厚度维持在2nm左右，成功避免了纳米片的堆叠团聚。 [0046] 实施例2 0.5wt％Pt/HNb3O8催化剂的制备 [0047] 本实施例提供一种富缺陷过渡金属氧化物纳米片/金属异质结催化剂的制备方法，具体包括以下步骤： [0048] S1、称取0.03mol的Nb2O5和0.011mol的K2CO3研磨均匀后转移至坩埚，900℃下高温煅烧7h，冷却至室温后收集KNb3O8； [0049] S2、称取8g KNb3O8并分散在HNO3溶液中(4M)剧烈搅拌6天，离心收集沉淀并用去离子水洗至中性，干燥后收集得到层状HNb3O8； [0050] S3、称取2g层状HNb3O8和4g TBAOH(四丁基氢氧化铵，56％)溶液置于蓝盖瓶中混合，并用去离子水稀释至1L，剧烈搅拌14天，离心收集上层溶液； [0051] S4、滴加等体积HNO3溶液(1M)于上层溶液中，收集沉淀，用去离子水洗涤至中性，‑1并重新分散在去离子水中得到10mg mL HNb3O8纳米片胶体溶液； [0052] S5、量取50mg HNb3O8纳米片胶体溶液，用去离子水稀释至8mL后添加8mL甲醇并转‑1移至石英反应器中，将132.4μL mg mL H2PtCl6·6H2O滴加至混合溶液中超声分散均匀，使Pt负载量为0.5wt％，持续通入氩气20min，去除溶液中的空气并密闭封口； [0053] S6、室温条件下使用紫外光持续照射S5所制得的溶液90min，离心收集黑色产物并用去离子水充分洗涤4次，得到催化剂0.5wt％Pt/HNb3O8。 [0054] 实施例3 1.0wt％Pt/HNb3O8催化剂的制备 [0055] 本实施例提供一种富缺陷过渡金属氧化物纳米片/金属异质结催化剂的制备方法，具体包括以下步骤： [0056] S1、称取0.03mol的Nb2O5和0.011mol的K2CO3研磨均匀后转移至坩埚，900℃下高温煅烧10h，冷却至室温后收集KNb3O8； [0057] S2、称取8g KNb3O8并分散在HNO3溶液中(6M)剧烈搅拌6天，离心收集沉淀并用去离子水洗至中性，干燥后收集得到层状HNb3O8； [0058] S3、称取2g层状HNb3O8和4g TBAOH(四丁基氢氧化铵，56％)溶液置于蓝盖瓶中混合，并用去离子水稀释至1L，剧烈搅拌14天，离心收集上层溶液； [0059] S4、滴加等体积HNO3溶液(2M)于上层溶液中，收集沉淀，用去离子水洗涤至中性，‑1并重新分散在去离子水中得到30mg mL HNb3O8纳米片胶体溶液； [0060] S5、量取50mg HNb3O8纳米片胶体溶液，用去离子水稀释至8mL后添加8mL甲醇并转‑1移至石英反应器中，将132.8μL 10mg mL H2PtCl6·6H2O滴加至混合溶液中超声分散均匀，使Pt负载量为1.0wt％，持续通入氩气20min，去除溶液中的空气并密闭封口； [0061] S6、室温条件下使用紫外光持续照射S5所制得的溶液90min，离心收集黑色产物并用去离子水充分洗涤4次，得到催化剂1.0wt％Pt/HNb3O8。 [0062] 实施例4 2.0wt％Pt/HNb3O8催化剂的制备 [0063] 本实施例提供一种富缺陷过渡金属氧化物纳米片/金属异质结催化剂的制备方法，具体包括以下步骤： [0064] S1、称取0.03mol的Nb2O5和0.011mol的K2CO3研磨均匀后转移至坩埚，1000℃下高温煅烧10h，冷却至室温后收集KNb3O8； [0065] S2、称取8g KNb3O8并分散在HNO3溶液中(6M)剧烈搅拌8天，离心收集沉淀并用去离子水洗至中性，干燥后收集得到层状HNb3O8； [0066] S3、称取2g层状HNb3O8和6g TBAOH(四丁基氢氧化铵，56％)溶液置于蓝盖瓶中混合，并用去离子水稀释至1L，剧烈搅拌14天，离心收集上层溶液； [0067] S4、滴加等体积HNO3溶液(3M)于上层溶液中，收集沉淀，用去离子水洗涤至中性，‑1并重新分散在去离子水中得到50mg mL HNb3O8纳米片胶体溶液； [0068] S5、量取50mg HNb3O8纳米片胶体溶液，用去离子水稀释至8mL后添加8mL甲醇并转‑1移至石英反应器中，将132.4mg mL H2PtCl6·6H2O滴加至混合溶液中超声分散均匀，使Pt负载量为2.0wt％，持续通入氩气20min，去除溶液中的空气并密闭封口； [0069] S6、室温条件下使用紫外光持续照射S5所制得的溶液90min，离心收集黑色产物并用去离子水充分洗涤5次，得到催化剂2.0wt％Pt/HNb3O8。 [0070] 实施例5Pt/HNb3O8‑10催化剂的制备 [0071] 本实施例提供一种富缺陷过渡金属氧化物纳米片/金属异质结催化剂的制备方法，具体包括以下步骤： [0072] S1、称取0.03mol的Nb2O5和0.011mol的K2CO3研磨均匀后转移至坩埚，800℃下高温煅烧5h，冷却至室温后收集KNb3O8； [0073] S2、称取8g KNb3O8并分散在HNO3溶液中(3M)剧烈搅拌3天，离心收集沉淀并用去离子水洗至中性，干燥后收集得到层状HNb3O8； [0074] S3、称取2g层状HNb3O8和2g TBAOH(四丁基氢氧化铵，56％)溶液置于蓝盖瓶中混合，并用去离子水稀释至1L，剧烈搅拌14天，离心收集上层溶液； [0075] S4、滴加等体积HNO3溶液(1M)于上层溶液中，收集沉淀，用去离子水洗涤至中性，‑1并重新分散在去离子水中得到10mg mL HNb3O8纳米片胶体溶液； [0076] S5、量取50mg HNb3O8纳米片胶体溶液，用去离子水稀释至8mL后添加8mL甲醇并转‑1移至石英反应器中，将199.1μL 10mg mL H2PtCl6·6H2O滴加至混合溶液中超声分散均匀，使Pt负载量为2.0wt％，持续通入氩气20min，去除溶液中的空气并密闭封口； [0077] S6、室温条件下使用紫外光持续照射S5所制得的溶液10min，离心收集黑色产物并用去离子水充分洗涤3次，得到催化剂Pt/HNb3O8‑10。 [0078] 实施例6Pt/HNb3O8‑30催化剂的制备 [0079] 本实施例提供一种富缺陷过渡金属氧化物纳米片/金属异质结催化剂的制备方法，具体包括以下步骤： [0080] S1、称取0.03mol的Nb2O5和0.011mol的K2CO3研磨均匀后转移至坩埚，900℃下高温煅烧7h，冷却至室温后收集KNb3O8； [0081] S2、称取8g KNb3O8并分散在HNO3溶液中(4M)剧烈搅拌6天，离心收集沉淀并用去离子水洗至中性，干燥后收集得到层状HNb3O8； [0082] S3、称取2g层状HNb3O8和4g TBAOH(四丁基氢氧化铵，56％)溶液置于蓝盖瓶中混合，并用去离子水稀释至1L，剧烈搅拌14天，离心收集上层溶液； [0083] S4、滴加等体积HNO3溶液(1M)于上层溶液中，收集沉淀，用去离子水洗涤至中性，‑1并重新分散在去离子水中得到10mg mL HNb3O8纳米片胶体溶液； [0084] S5、量取50mg HNb3O8纳米片胶体溶液，用去离子水稀释至8mL后添加8mL甲醇并转‑1移至石英反应器中，将199.1μL 10mg mL H2PtCl6·6H2O滴加至混合溶液中超声分散均匀，使Pt负载量为2.0wt％，持续通入氩气20min，去除溶液中的空气并密闭封口； [0085] S6、室温条件下使用紫外光持续照射S5所制得的溶液30min，离心收集黑色产物并用去离子水充分洗涤4次，得到催化剂Pt/HNb3O8‑30。 [0086] 实施例7Pt/HNb3O8‑60催化剂的制备 [0087] 本实施例提供一种富缺陷过渡金属氧化物纳米片/金属异质结催化剂的制备方法，具体包括以下步骤： [0088] S1、称取0.03mol的Nb2O5和0.011mol的K2CO3研磨均匀后转移至坩埚，900℃下高温煅烧10h，冷却至室温后收集KNb3O8； [0089] S2、称取8g KNb3O8并分散在HNO3溶液中(6M)剧烈搅拌6天，离心收集沉淀并用去离子水洗至中性，干燥后收集得到层状HNb3O8； [0090] S3、称取2g层状HNb3O8和4g TBAOH(四丁基氢氧化铵，56％)溶液置于蓝盖瓶中混合，并用去离子水稀释至1L，剧烈搅拌14天，离心收集上层溶液； [0091] S4、滴加等体积HNO3溶液(2M)于上层溶液中，收集沉淀，用去离子水洗涤至中性，‑1并重新分散在去离子水中得到30mg mL HNb3O8纳米片胶体溶液； [0092] S5、量取50mg HNb3O8纳米片胶体溶液，用去离子水稀释至8mL后添加8mL甲醇并转‑1移至石英反应器中，将199.1μL 10mg mL H2PtCl6·6H2O滴加至混合溶液中超声分散均匀，使Pt负载量为2.0wt％，持续通入氩气20min，去除溶液中的空气并密闭封口； [0093] S6、室温条件下使用紫外光持续照射S5所制得的溶液60min，离心收集黑色产物并用去离子水充分洗涤4次，得到催化剂Pt/HNb3O8‑60。 [0094] 实施例8Pt/HNb3O8‑120催化剂的制备 [0095] 本实施例提供一种富缺陷过渡金属氧化物纳米片/金属异质结催化剂的制备方法，具体包括以下步骤： [0096] S1、称取0.03mol的Nb2O5和0.011mol的K2CO3研磨均匀后转移至坩埚，1000℃下高温煅烧10h，冷却至室温后收集KNb3O8； [0097] S2、称取8g KNb3O8并分散在HNO3溶液中(6M)剧烈搅拌8天，离心收集沉淀并用去离子水洗至中性，干燥后收集得到层状HNb3O8； [0098] S3、称取2g层状HNb3O8和6g TBAOH(四丁基氢氧化铵，56％)溶液置于蓝盖瓶中混合，并用去离子水稀释至1L，剧烈搅拌14天，离心收集上层溶液； [0099] S4、滴加等体积HNO3溶液(3M)于上层溶液中，收集沉淀，用去离子水洗涤至中性，‑1并重新分散在去离子水中得到50mg mL HNb3O8纳米片胶体溶液； [0100] S5、量取50mg HNb3O8纳米片胶体溶液，用去离子水稀释至8mL后添加8mL甲醇并转‑1移至石英反应器中，将199.1μL 10mg mL H2PtCl6·6H2O滴加至混合溶液中超声分散均匀，使Pt负载量为2.0wt％，持续通入氩气20min，去除溶液中的空气并密闭封口； [0101] S6、室温条件下使用紫外光持续照射S5所制得的溶液120min，离心收集黑色产物并用去离子水充分洗涤5次，得到催化剂Pt/HNb3O8‑120。 [0102] 采用电子顺磁共振波谱仪(EPR)对实施例1‑8中制备的HNb3O8及相关催化剂Pt/HNb3O8进行分析，得到如图2所示的EPR谱图，从图中可以看出所制备的Pt/HNb3O8均在g＝2.003处显示出相似的EPR 信号，通常被认为是氧空位的特征值，证明成功引入了缺陷。并且，通过简单调控金属前驱体含量和光照时间，可以调控纳米片中缺陷的浓度。 [0103] 实施例9 1.5wt％Pd/HNbWO6催化剂的制备 [0104] 本实施例提供一种富缺陷过渡金属氧化物纳米片/金属异质结催化剂的制备方法，具体包括以下步骤： [0105] S1、称取0.04mol WO3、0.02mol Nb2O5和0.021mol Li2CO3研磨均匀后转移至坩埚，800℃下高温煅烧10h，冷却至室温后得到LiNbWO6； [0106] S2、称取8g LiNbWO6并分散在HNO3溶液中(6M)剧烈搅拌6天，离心收集沉淀并用去离子水洗至中性，干燥后得到层状HNbWO6； [0107] S3、称取2g层状HNbWO6和4g TBAOH(四丁基氢氧化铵，56％)于蓝盖瓶中溶液混合，用去离子水稀释至1L，剧烈搅拌14天，离心收集上层溶液； [0108] S4、滴加等体积HNO3溶液(1M)于上层溶液中，收集沉淀，用去离子水洗涤至中性，‑1并重新分散在去离子水中得到10mg mL HNbWO6纳米片胶体溶液； [0109] S5、量取50mg HNbWO6纳米片胶体溶液，用去离子水稀释至8mL后添加8mL甲醇并转‑1移至石英反应器中，将117.6μL 10mg mL H2PdCl4滴加至混合溶液中继续超声分散均匀，使Pd负载量为1.5wt％。持续通入氩气20min，去除溶液中的空气并密闭封口； [0110] S6、室温条件下使用紫外光持续照射S5所制得的溶液90min。离心收集黑色产物并用去离子水充分洗涤3次，得到催化剂1.5wt％Pd/HNbWO6。 [0111] 实施例10光催化选择性氧化苯甲醇耦合产氢实验 [0112] 将10mg经过实施例1至4所制得的x wt％Pt/HNb3O8(x＝0.5、1.0、1.5、2.0)与HNb3O8催化剂分别分散至3mL乙腈中，添加0.1mmol苯甲醇反应物后转移至20mL石英反应器‑1中并用橡皮塞封口。使用氩气以80mL min 流速在黑暗中持续通气30min以完全去除空气； [0113] 使用配备365nm带通滤光片的氙灯作为紫外光源，持续照射2h后，通过配备FID的气相色谱仪(GC‑2030，Shimadzu，Japan)对液体产物进行分析，同时利用配备TCD的气相色谱仪(GC‑2030，Shimadzu，Japan)对气体产物进行分析。 [0114] 实施例11光催化选择性氧化苯甲醇耦合产氢实验 [0115] 将10mg经过实施例1至4所制得的x wt％Pt/HNb3O8(x＝0.5、1.0、1.5、2.0)与HNb3O8催化剂分别分散至3mL乙腈中，添加0.1mmol苯甲醇反应物后转移至20mL石英反应器‑1中并用橡皮塞封口。使用氩气以80mL min 流速在黑暗中持续通气30min以完全去除空气； [0116] 使用配备365nm带通滤光片的氙灯作为紫外光源，同时使用配备有400nm截止滤光片的氙灯作为可见‑红外光源进行加热，持续照射2h后，通过配备FID的气相色谱仪(GC‑2030，Shimadzu，Japan)对液体产物进行分析，同时利用配备TCD的气相色谱仪(GC‑2030，Shimadzu，Japan)对气体产物进行分析。 [0117] 实施例10‑11的测试结果如图3所示；Pt/HNb3O8催化剂显示出较好的光热催化活性，表明Pt/HNb3O8能够高效利用太阳能用于选择性氧化苯甲醇至醛耦合产氢。 [0118] 实施例12光催化选择性氧化芳香醇耦合产氢 [0119] 将10mg经过实施例1至4所制得的x wt％Pt/HNb3O8(x＝0.5、1.0、1.5、2.0)与HNb3O8催化剂分别分散至3mL乙腈中，添加0.1mmol系列芳香醇反应物后转移至20mL石英反‑1应器中并用橡皮塞封口。使用氩气以80mL min 流速在黑暗中持续通气30min以完全去除空气； [0120] 使用配备365nm带通滤光片的氙灯作为紫外光源，持续照射2h后，通过配备FID的气相色谱仪(GC‑2030，Shimadzu，Japan)对液体产物进行分析，同时利用配备TCD的气相色谱仪(GC‑2030，Shimadzu，Japan)对气体产物进行分析。 [0121] 实施例13光催化选择性氧化芳香醇耦合产氢 [0122] 将10mg经过实施例1至4所制得的x wt％Pt/HNb3O8(x＝0.5、1.0、1.5、2.0)与HNb3O8催化剂分别分散至3mL乙腈中，添加0.1mmol系列芳香醇反应物后转移至20mL石英反‑1应器中并用橡皮塞封口。使用氩气以80mL min 流速在黑暗中持续通气30min以完全去除空气； [0123] 使用配备365nm带通滤光片的氙灯作为紫外光源，同时使用配备有400nm截止滤光片的氙灯作为可见‑红外光源进行加热，持续照射2h后，通过配备FID的气相色谱仪(GC‑2030，Shimadzu，Japan)对液体产物进行分析，同时利用配备TCD的气相色谱仪(GC‑2030，Shimadzu，Japan)对气体产物进行分析。 [0124] 实施例12‑13的测试结果如图4所示；Pt/HNb3O8催化剂显示出较好光热催化活性，表明Pt/HNb3O8能够高效利用太阳能用于选择性氧化芳香醇化合物至醛耦合产氢。 [0125] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

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