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申请/专利权人：吉林大学

摘要：一种具有自吸水性质的3D打印仿生多级光催化剂、制备方法及其在光催化氮还原合成氨中的应用，属于光催化技术领域。本发明将疏水光催化剂MoS2‑b负载到3D打印的自吸水仿生维管束网络分级结构陶泥基底CN上制备出具有水下捕获气体功能的仿生多级光催化剂CN@MoS2‑bAu。当该光催化剂应用于光催化固氮反应时，疏水光催化剂MoS2‑b与水接触时会在其表面形成气穴为反应界面持续供应大量氮气，同时自吸水的仿生多级结构CN有效保障了界面处水质子供应，成功地构建了气‑固‑液共存的微界面环境。该催化剂具有优异的光催化固氮性能和良好的选择性和循环稳定性，在优化耗气反应的高效传质方面有着广阔的应用前景。

主权项：1.一种具有自吸水性质的3D打印仿生多级光催化剂的制备方法，其步骤如下：1）将0.05~0.25g流变调节剂羟丙基甲基纤维素溶于5mL去离子水或二氯甲烷，再将15~30g市售陶泥少量多次加入其中，在机械搅拌下制成均一的墨水；2）将步骤1）得到的墨水在行星式搅拌器中进一步搅拌混合均匀3~8分钟并脱气泡2~5分钟，得到具有可打印性的墨水；3）设计具有一定层高、层数、填充度的仿生多级结构模型，利用步骤2）得到的墨水进行3D打印，得到3D打印仿生多级结构，标记为CNHPMCs；4）将步骤3）得到的CNHPMCs在室温下干燥20~30小时，再将干燥后的CNHPMCs在空气氛围中以1~3°Cmin升温速率升温到500~600°C煅烧1~3小时，除去流变调节剂和其他碳杂质；5）在步骤4）的基础上继续以1~3°Cmin的升温速率升温到900~1100°C煅烧5~8小时，得到具有类红砖的自吸水性质的仿生多级结构陶泥基底，记为CN；6）将0.73g钼酸钠在磁力搅拌下溶解在50~70mL水中，将步骤5）得到的CN置于该溶液中浸泡10~15小时并由钢网支撑，以防止CN在搅拌过程中被损坏；向上述体系中加入1.14g硫脲充分溶解，搅拌10~15小时，使CN充分吸附混合溶液；最后向上述混合溶液中加入4g多金属氧酸盐硅钼酸并搅拌1~5分钟，将得到的混合溶液及CN一并转移至高压反应釜中在180~220°C下保持20~30小时，然后自然冷却到室温，疏水光催化剂MoS2-b均匀负载在CN表面得到CN@MoS2-b；用去离子水和乙醇清洗CN@MoS2-b以去除杂质，最后在50~80°C下干燥3~6小时；7将步骤6）干燥后的CN@MoS2-b置于3~10mL、10mgmLHAuCl4溶液中，用0.1MNaOH溶液调节pH至7~9，在350~780nm光激发下光还原20~40分钟，从而得到所述的具有自吸水性质的3D打印仿生多级光催化剂。

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