本發明屬于熱電材料應用領域，涉及一種可以增強光催化效應的高織構化基于縱-橫雙塞貝克效應熱電基體的光催化劑及其制備方法和應用。

背景技術：

1、光催化技術已經發展成為一個比較完整和成熟的體系，不僅涉及催化化學、光電化學、半導體物理、材料科學、環境科學等多學科研究，而且催化材料的設計和控制也有了顯著的進步，大量優秀的半導體光催化劑相繼出現，各種工程策略不斷發展。雖然這些創新成果為構建高效光催化體系方面做出了重大貢獻，但在提高光催化效率方面仍存在一些挑戰。例如，非常規的光催化材料，其產生和轉移光誘導載流子的能力受到其固有性質的限制。因此，需要尋找新的外部驅動源來促進載流子的高效分離，改善電荷輸運，提高光催化的綜合催化性能。

2、公開號為cn114749169a的中國專利申請通過熱電棒子負載光催化劑來提升催化劑的降解能力；公開號為cn116550381a的中國專利申請將熱電材料和光催化劑通過磁場誘導自組裝的方法負載于纖毛陣列基底上，以達到增強催化劑降解能力的效果。但是上述技術制備工藝較復雜且需要額外借助磁場才能達到提升光催化性能的目的。因此，探索一種制備工藝簡單且不需引入額外能量的外場輔助增強光催化技術將在原有氧化還原反應的基礎上直接或間接地改變光催化領域的研究。

技術實現思路

1、為了填補無外加場強的外場在增強光催化領域的空白，本發明的目的在于提供一種基于縱-橫雙塞貝克效應熱電基體的光催化劑及其制備方法和應用。

2、本發明通過以下技術方案實現：

3、一種基于縱-橫雙塞貝克效應熱電基體的光催化劑，包括熱電基體和負載在熱電基體表面的tio2-in2o3@g-c3n4三元復合光催化劑，所述熱電基體的材質為高織構化bi2te2.7se0.3。

4、優選的，tio2-in2o3@g-c3n4三元復合光催化劑在熱電基體上的負載量為10-20mg/cm2。

5、本發明所述的基于縱-橫雙塞貝克效應熱電基體的光催化劑的制備方法，包括以下步驟：

6、s1，以teo2、bicl3、naseo3作為原料，加入溶劑中，進行溶劑熱反應，得到bi2te2.7se0.3熱電粉體；將bi2te2.7se0.3熱電粉體進行放電等離子燒結，得到熱電基體；

7、s2，將g-c3n4粉體加入乙醇中，超聲分散，加入鈦酸四正丁酯和硝酸銦，進行溶劑熱反應，得到tio2-in2o3@g-c3n4三元復合光催化劑；

8、s3，將tio2-in2o3@g-c3n4和導電粘結劑在乙醇中混合，得到催化劑乳濁液；將催化劑乳濁液涂覆在熱電基體上，經過靜置、干燥得到基于縱-橫雙塞貝克效應熱電基體的光催化劑。

9、優選的，s1中，溶劑熱反應的溫度為180~200℃，時間為24~36?h。

10、優選的，s1中，放電等離子燒結的溫度為380~410℃，壓力為45~50?mp，時間為8~10min。

11、優選的，s2中，g-c3n4、鈦酸四正丁酯和硝酸銦的比例為：0.5?g:(0.2~0.4)ml:(0.5~1)?mmol。

12、優選的，s2中，溶劑熱反應的溫度為150~200℃，時間為10~15h。

13、優選的，s3中，所述導電粘接劑為pedot:pss。

14、本發明還提供所述的基于縱-橫雙塞貝克效應熱電基體的光催化劑在光催化降解有機污染物中的應用。

15、與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：

16、本發明基于縱-橫雙塞貝克效應熱電基體的光催化劑，將tio2-in2o3@g-c3n4三元復合光催化劑涂覆在高織構化熱電基體表面，在熱電基體表面形成一層光催化劑涂層。相比于具有傳統熱電效應的低取向性熱電材料，高織構化熱電材料具有橫縱復合的雙熱電場效應，它的引入可以為光催化劑提供一個基于環境廢熱的強大的自供給雙熱電場，使熱電基體內部載流子依據塞貝克效應定向移動，縱向移動的載流子為光催化劑的氧化還原反應提供額外載流子支持，在此基礎之上橫向輸運的載流子給催化劑提供一個垂直的外加電場，提升催化劑光生載流子的分離效率，進一步延長光生載流子的壽命并降低其復合率。因此，本發明通過在具有橫向熱電效應的基體上旋涂光催化材料，無需引入附加裝置，基體自身存在的雙熱電場效應就可以顯著優化催化劑的催化性能。除此之外，tio2、in2o3和g-c3n4三者構建異質結，形成的內建電場有效調控光生載流子的輸運；綜上所述，本發明可以擴大催化劑氧化還原反應的成果，提升在污水降解、二氧化碳還原等方面的利用效率，滿足能源產業綠色環保的發展需求。

17、本發明基于縱-橫雙塞貝克效應熱電基體的光催化劑的制備方法，工藝流程簡單，生產無污染。

18、采用本發明基于縱-橫雙塞貝克效應熱電基體的光催化劑進行光催化時，在光照條件下，具有橫縱復合雙熱電場效應的高織構化熱電基體上表面吸收熱量使得與下表面存在溫度差，繼而產生橫縱雙熱電場達到調控催化劑表面光生載流子分離的效果，無需外加場強，滿足能源產業綠色環保的發展需求。

技術特征：

1.一種基于縱-橫雙塞貝克效應熱電基體的光催化劑，其特征在于，包括熱電基體和負載在熱電基體表面的tio2-in2o3@g-c3n4三元復合光催化劑，所述熱電基體的材質為高織構化bi2te2.7se0.3。

2.根據權利要求1所述的基于縱-橫雙塞貝克效應熱電基體的光催化劑，其特征在于，tio2-in2o3@g-c3n4三元復合光催化劑在熱電基體上的負載量為10-20mg/cm2。

3.權利要求1或2所述的基于縱-橫雙塞貝克效應熱電基體的光催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

4.根據權利要求3所述的基于縱-橫雙塞貝克效應熱電基體的光催化劑的制備方法，其特征在于，s1中，溶劑熱反應的溫度為180~200℃，時間為24~36?h。

5.根據權利要求3所述的基于縱-橫雙塞貝克效應熱電基體的光催化劑的制備方法，其特征在于，s1中，放電等離子燒結的溫度為380~410℃，壓力為45~50?mp，時間為8~10?min。

6.根據權利要求3所述的基于縱-橫雙塞貝克效應熱電基體的光催化劑的制備方法，其特征在于，s2中，g-c3n4、鈦酸四正丁酯和硝酸銦的比例為：0.5?g:(0.2~0.4)ml:(0.5~1)mmol。

7.根據權利要求3所述的基于縱-橫雙塞貝克效應熱電基體的光催化劑的制備方法，其特征在于，s2中，溶劑熱反應的溫度為150~200℃，時間為10~15h。

8.根據權利要求3所述的基于縱-橫雙塞貝克效應熱電基體的光催化劑的制備方法，其特征在于，s3中，所述導電粘接劑為pedot:pss。

9.權利要求1或2所述的基于縱-橫雙塞貝克效應熱電基體的光催化劑在光催化降解有機污染物中的應用。

技術總結
本發明提供一種基于縱?橫雙塞貝克效應熱電基體的光催化劑及其制備方法和應用。所述光催化劑包括熱電基體和負載在熱電基體表面的TiO2?In2O3@g?C3N4三元復合光催化劑，所述熱電基體的材質為高織構化Bi2Te2.7Se0.3。本發明通過在具有橫向熱電效應的基體上旋涂光催化材料，無需引入附加裝置，基體自身存在的雙熱電場效應就可以顯著優化催化劑的催化性能。除此之外，TiO2、In2O3和g?C3N4三者構建異質結，形成的內建電場有效調控光生載流子的輸運。

技術研發人員：秦毅,張亞娟,趙婷,朱建鋒,馮籬,張文雪,齊志豪,王煜珽
受保護的技術使用者：陜西科技大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28