[發明專利]半導體催化劑及其制備方法、包含半導體催化劑的催化制氫體系及其制氫方法

有效

• 申請號: 201110170265.2
• 申請日: 2011-06-23
• 公開（公告）號: CN102335618A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: 吳驪珠;李治軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: B01J27/057
• 分類號: B01J27/057;B01J27/043;C01B3/04
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 張文祎

1.一種用于光催化制氫體系的半導體催化劑，其特征在于，包括下述原料：

硒化鎘或硫化鎘量子點，和

鈷、鎳或鐵的鹽或配合物。

2.根據權利要求1所述的半導體催化劑，其特征在于：所述硒化鎘或硫化鎘量子點顆粒平均粒徑尺寸為2-7nm。

3.根據權利要求1所述的半導體催化劑，其特征在于：

所述鈷的鹽是鹵化鈷、硫酸鈷、硝酸鈷、碳酸鈷、草酸鈷、醋酸鈷、磷酸鈷或鉻酸鈷；所述鈷的配合物是鈷-氨配合物[Co(NH₃)₆]³⁺、鈷-氰配合物[Co(CN)₆]^4-、鈷-硫氰配合物[Co(SCN)₄]^2-、鈷-羰基配合物[Co(CO)₄]^-、鈷-硝基配合物[Co(NO₃)₄]^2-、鈷-亞硝基配合物[Co(NO₂)₆]^3-或具有如下結構式的鈷-丁二酮肟配合物

上述結構式中，L＝H₂O或CH₃CN；式中R＝H、N(CH₃)₂或(COOCH₃)；

所述鎳的鹽是鹵化鎳、硫酸鎳、硝酸鎳、碳酸鎳、草酸鎳、醋酸鎳、磷酸鎳或鉻酸鎳；所述鎳的配合物是鎳-氨配位化合物[Ni(NH₃)₆]²⁺、鎳-氰配位化合物[Ni(CN)₄]^2-、鎳-螯合物[Ni(en)₃]²⁺、鎳-羰基配位化合物Ni(CO)₄或鎳-乙基配位化合物(C₂H₅)₂Ni；

所述鐵的鹽是鹵化鐵、硫酸鐵、硝酸鐵、碳酸鐵、草酸鐵、醋酸鐵、磷酸鐵或鉻酸鐵；鹵化亞鐵、硫酸亞鐵、硝酸亞鐵、碳酸亞鐵、草酸亞鐵、醋酸亞鐵、磷酸亞鐵、鉻酸亞鐵或硫酸亞鐵銨[FeSO₄(NH₄)₂SO₄·6H₂O]；所述鐵的配合物是鐵-氰配合物[Fe(CN)₆]^3-、亞鐵-氰配合物[Fe(CN)₆]^4-、鐵-硫氰配合物Fe(SCN)₃、鐵-羰基配合物Fe(CO)₅、鐵-羰基配合物Fe₂(CO)₉或鐵-羰基配合物Fe₃(CO)₁₂。

4.一種用于光催化制氫體系的半導體催化劑的制備方法，其特征在于，該制備方法是利用可見光驅動硒化鎘或硫化鎘量子點與鈷、鎳、鐵的鹽或配合物進行光化學反應制得光催化制氫體系的半導體催化劑。

5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，包括如下具體步驟：

1)在透明的反應器中，加入水溶性硒化鎘或硫化鎘量子點；其中，1×10^-6mol/L≤最終反應體系中鎘離子濃度≤1×10^-2mol/L；

2)向反應器中加入電子犧牲體的水或有機溶液，得混合液A；

3)向步驟2)得到的混合液A中加入鈷、鎳或鐵的鹽或配合物溶液，得到混合液B；

4)向步驟3)得到的混合液B中加水或水和與水互溶的有機溶劑的混合溶劑，得到混合液C；

5)向步驟4)得到的混合液C中加入適量的酸溶液或者堿溶液，調節pH值，使體系的pH＝4～11；得到混合液D；

6)將惰性氣體通入裝有混合液D的反應器中，或將裝有混合液D的透明的反應器抽真空；在惰性氣體或真空氛圍中，用波長＝400nm～780nm的可見光照射反應器，反應結束后，離心機離心沉淀制得用于光催化制氫體系的半導體催化劑。