[發(fā)明專利]一種分解硫化氫制氫氣和硫的光催化劑及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010301022.3
• 申請日: 2010-02-01
• 公開（公告）號: CN101927173A
• 公開（公告）日: 2010-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 白雪峰;單雯妍;劉寧生
• 申請（專利權(quán)）人: 黑龍江省科學(xué)院石油化學(xué)研究院
• 主分類號: B01J27/04
• 分類號: B01J27/04;B01J27/043;B01D53/86;B01D53/52;C01B3/04;C01B17/04
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 韓末洙

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光催化劑及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，煤、石油等礦石類能源日趨枯竭，并且環(huán)境污染和破壞也已經(jīng)威脅到人類的生存和發(fā)展。硫化氫(H₂S)是石油煉制、天然氣加工和其它化學(xué)合成工藝中產(chǎn)生的有害氣體。如果將硫化氫部分氧化生成水和硫，只是回收了H₂S中的硫，而氫則被氧化成水，氫資源并沒有得到利用。現(xiàn)有的0＜x＜1的復(fù)合光催化劑Zn_xIn₂S₄-Cd_1-xIn₂S₄中，當(dāng)x＝0.7時的復(fù)合光催化劑的降解效率最高，但其降解硫化氫的制取氫氣的速度也僅為400μmol/h·g～600μmol/h·g，光催化活性低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的原子比為Zn∶Cd＝7∶3的復(fù)合光催化劑ZnIn₂S₄-CdIn₂S₄光催化活性低的問題，提供一種分解硫化氫制氫氣和硫的光催化劑及其制備方法。

本發(fā)明的一種分解硫化氫制氫氣和硫的光催化劑是由過渡金屬離子摻雜的ZnIn₂S₄-CdIn₂S₄，其中鋅與鎘原子比為7∶3，硫原子與過渡金屬原子的摩爾比為1∶6×10^-6～1.6×10^-4；所述的過渡金屬為Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu中的一種或其中幾種的組合。

上述的一種分解硫化氫制氫氣和硫的光催化劑的制備方法，按以下步驟進(jìn)行：一、按摩爾比為過渡金屬鹽∶二價鎘鹽∶二價鋅鹽∶三價銦鹽∶硫代乙酰胺＝1.2×10^-5～3.2×10^-4∶0.15∶0.35∶1∶3～4將過渡金屬鹽、二價鎘鹽、二價鋅鹽和三價銦鹽加入到濃度為0.1mol/L～0.5mol/L的硫代乙酰胺水溶液中，將溶液在60℃～100℃條件下攪拌1～4h，形成溶膠；二、將溶膠轉(zhuǎn)移至高壓釜中，在160℃～200℃下水熱處理1～48h，然后自然冷卻至室溫；三、從高壓釜中取出樣品，依次用蒸餾水和無水乙醇洗滌，然后在溫度為70℃～90℃、真空度為100Pa～150Pa的條件下真空干燥3h～5h，即制得分解硫化氫制氫氣和硫的光催化劑

本發(fā)明的一種分解硫化氫制氫氣和硫的光催化劑通過摻雜調(diào)節(jié)金屬離子的種類和比例，引起復(fù)合光催化劑的晶格缺陷或改變結(jié)晶度，使得其帶隙寬度連續(xù)變化，降低電子空穴對的復(fù)合機(jī)率，從而提高了其在紫外及可見光區(qū)的吸收率，提高了光能的利用率，得到新型光催化劑，本發(fā)明的光催化劑對可見光響應(yīng)，催化活性高，降解硫化氫的制氫氣的速度為1100μmol/h·g～3500μmol/h·g，是x＝0.7的復(fù)合光催化劑Zn_xIn₂S₄-Cd_1-xIn₂S₄的1.8倍～6倍。

附圖說明

圖1是具體實(shí)施方式十五制備的光催化劑的X射線衍射圖；圖2是具體實(shí)施方式十五制備的光催化劑的掃描電鏡圖；圖3是具體實(shí)施方式十六制備的光催化劑的X射線衍射圖；圖4是具體實(shí)施方式十六制備的光催化劑的掃描電鏡圖；圖5是具體實(shí)施方式十七制備的光催化劑的X射線衍射圖；圖6是具體實(shí)施方式十七制備的光催化劑的掃描電鏡圖；圖7是具體實(shí)施方式十五、十六、十七制備的光催化劑的紫外可見吸收光譜圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式的一種分解硫化氫制氫氣和硫的光催化劑是由過渡金屬離子摻雜的ZnIn₂S₄-CdIn₂S₄，其中鋅與鎘原子比為7∶3，硫原子與過渡金屬原子的摩爾比為1∶6×10^-6～1.6×10^-4；所述的過渡金屬為Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu中的一種或其中幾種的組合。

當(dāng)摻雜的過渡金屬為幾種的組合時，過渡金屬按任意比組合。