[發(fā)明專利]可見(jiàn)光下分解水制氫的復(fù)合光催化劑及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110144999.3
• 申請(qǐng)日: 2011-05-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102259030A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳剛;郝臨星;于耀光;周彥松;談翔;申造宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J31/26
• 分類號(hào): B01J31/26;C01B3/04
• 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)明涉及分解水制氫的光催化劑及其制備方法。

技術(shù)背景

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類對(duì)能源和環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越關(guān)注，開(kāi)發(fā)潔凈、高效的新能源，解決能源短缺和環(huán)境污染逐漸成為當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的核心命題。H₂燃燒值高、無(wú)毒無(wú)臭、燃燒產(chǎn)物對(duì)環(huán)境友好，是可再生能源，可直接做為燃料電池的燃料，將氫能轉(zhuǎn)化為電能，是擁有廣闊應(yīng)用前景的新能源。利用太陽(yáng)能分解水制氫，將能量密度低、分散性強(qiáng)的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為氫能，再通過(guò)燃料電池將生成的H₂和O₂進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生電能，其產(chǎn)物水又可作為太陽(yáng)能制氫的原料，且對(duì)環(huán)境不會(huì)產(chǎn)生任何污染，可形成良性循環(huán)的能源體系。現(xiàn)有的可見(jiàn)光下分解水制氫的復(fù)合光催化劑Cd_xZn_1-xS、ZnIn₂S₄和CdIn₂S₄，但因?yàn)镃dS光腐蝕現(xiàn)象嚴(yán)重，光生載流子復(fù)合率高，使用4h后，其催化性能下降80％左右，穩(wěn)定性差。ZnIn₂S₄和CdIn₂S₄的產(chǎn)氫速率為2007μmol·h^-1·g^-1，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率低，其紫外-可見(jiàn)漫反射的吸收邊在380nm～400nm，光譜響應(yīng)范圍窄。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明是要解決現(xiàn)有的可見(jiàn)光下分解水制氫的復(fù)合光催化劑的穩(wěn)定性差、產(chǎn)氫速率低及光譜響應(yīng)范圍窄的技術(shù)問(wèn)題，而提供可見(jiàn)光下分解水制氫的復(fù)合光催化劑及其制備方法。

本發(fā)明的可見(jiàn)光下分解水制氫的復(fù)合光催化劑是由Zn(Ac)₂·2H₂O、Cd(Ac)₂·2H₂O、稀土化合物和硫代乙酰胺制成，其中Zn(Ac)₂·2H₂O與Cd(Ac)₂·2H₂O的摩爾比為1∶1～2，Zn(Ac)₂·2H₂O和稀土化合物的摩爾比為1∶1.5～2.5，Zn(Ac)₂·2H₂O和硫代乙酰胺的摩爾比為1∶0.008～0.075，稀土化合物為Ce(NO₃)₃·6H₂O或La(NO₃)₃·6H₂O。

本發(fā)明的可見(jiàn)光下分解水制氫的復(fù)合光催化劑的制備方法按以下步驟進(jìn)行：一、按Zn(Ac)₂·2H₂O與Cd(Ac)₂·2H₂O的摩爾比為1∶1～2，Zn(Ac)₂·2H₂O和稀土化合物的摩爾比為1∶1.5～2.5，Zn(Ac)₂·2H₂O和硫代乙酰胺的摩爾比為1∶0.008～0.075的比例稱取Zn(Ac)₂·2H₂O、Cd(Ac)₂·2H₂O、稀土化合物和硫代乙酰胺；二、先將步驟一稱取的Zn(Ac)₂·2H₂O、Cd(Ac)₂·2H₂O、稀土化合物加入到醇溶劑中，在溫度為60℃～80℃的條件下攪拌20min～30min，然后再加入步驟一稱取的硫代乙酰胺，在溫度為60℃～80℃的條件下攪拌1h～3h，得到混合物；三、將步驟二得到的混合物加入反應(yīng)釜中，在溫度為120℃～240℃的條件下反應(yīng)12h～24h；四、將反應(yīng)釜冷卻至室溫后，得到的產(chǎn)物先用蒸餾水洗滌，然后再放在超聲儀中超聲處理0.5h～1.5h，再用無(wú)水乙醇洗滌后，放入超聲儀中超聲處理0.5h～1h，室溫下吹干，得到可見(jiàn)光下分解水制氫的復(fù)合光催化劑；其中步驟一中所述的稀土化合物為Ce(NO₃)₃·6H₂O或La(NO₃)₃·6H₂O；步驟二中的醇溶劑為乙二醇、乙醇、甲醇或丙三醇。