[發(fā)明專利]光催化劑及其制備方法、光催化分解水制氫催化劑及其制備方法與氫氣的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510973695.6
• 申請日: 2015-12-22
• 公開（公告）號: CN105562093A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊平;王丹丹;李霞;杜玉扣
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州大學
• 主分類號: B01J31/22
• 分類號: B01J31/22;C01B3/04;C01B3/32
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光催化分解水制氫催化劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具 有可見光活性的光催化劑及其制備方法、光催化分解水制氫催化劑及 其制備方法與氫氣的制備方法。

背景技術(shù)

隨著世界人口不斷增加和工業(yè)化水平的日益提高，礦物能源面臨 著日趨枯竭的危機，開發(fā)新的、可再生的清潔能源成為可持續(xù)發(fā)展的 重大課題。氫是重要的工業(yè)原料，也是重要的工業(yè)氣體，在石油化工、 電子工業(yè)、食品加工、有機合成、航空航天以及醫(yī)學等方面有著廣泛 的應(yīng)用。氫氣具有清潔、高效、高熱值、環(huán)境友好和運輸方便等特點， 是理想的二次能源載體。目前，大規(guī)模工業(yè)制氫的方法包括水煤氣法、 電解水法、電解食鹽法、氨分解法、活潑金屬與酸反應(yīng)法以及有機烴 類重整法等。其中96％的產(chǎn)氫能是依靠煤、天然氣的重整來獲得。傳 統(tǒng)氫氣制備方法具有工藝成熟、簡單等特點，但是這些反應(yīng)條件苛刻， 對生產(chǎn)設(shè)備要求高，能量轉(zhuǎn)化效率較低，經(jīng)濟可行性較差。此外，使 用化石燃料制氫只是將化石能源轉(zhuǎn)化為氫能，并不能解決能源短缺和 環(huán)境污染問題。

從能源角度考慮，氫氣是一種非常清潔的能源，其燃燒產(chǎn)物是水， 對環(huán)境沒有任何危害。而太陽能是一種取之不盡、用之不竭的自然資 源，利用太陽能光催化分解水產(chǎn)氫是一種最為理想的制氫方法。地球 表面3/4都被水覆蓋，水儲量豐富、容易獲得、價格低廉。將太陽能 轉(zhuǎn)化為可直接利用的氫能，是實現(xiàn)21世紀夢的技術(shù)，是將太陽能轉(zhuǎn)化 為可儲存的、隨時可用的化學能的最佳途徑。而這個轉(zhuǎn)化需要一種高 效的催化劑，該催化劑應(yīng)具備光利用率高、催化活性好、穩(wěn)定性高等 特點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于提供一種產(chǎn)氫催化劑，本申請?zhí)峁┑? 催化劑作為光催化水產(chǎn)氫的催化劑具有光響應(yīng)范圍廣與反應(yīng)活性高的 特點。

有鑒于此，本申請?zhí)峁┝艘环N光催化劑的制備方法，包括：

將苯氨基功能化石墨烯與釕配合物N₃染料在溶劑和縮合劑中進 行酰胺縮合反應(yīng)，得到光催化劑。

優(yōu)選的，所述苯氨基功能化石墨烯按照以下方法制備：

將還原氧化石墨烯、對苯二胺和亞硝酸鈉在酸性條件下反應(yīng)，得 到苯氨基功能化石墨烯。

優(yōu)選的，所述對苯二胺與所述亞硝酸鈉的摩爾比為(2～4)：1； 所述縮合劑選自二甲基氨基丙基乙基碳酰胺、1-羥基苯并三唑、二異 丙基碳二亞胺和二環(huán)己基碳二亞胺中的一種或多種。

本申請?zhí)峁┝艘环N光催化劑，由苯氨基功能化石墨烯與釕配合物 N₃染料發(fā)生酰胺縮合反應(yīng)制備得到。

優(yōu)選的，所述苯氨基功能化石墨烯與釕配合物N₃染料的質(zhì)量比為 1：(0.4～1)。

本申請還提供了一種光催化分解水制氫催化劑，包括：上述方案 任一項所述的制備方法所制備的或上述方案所述的光催化劑和貴金屬 納米粒子，所述光催化劑上負載有貴金屬納米粒子。

優(yōu)選的，其特征在于，所述光催化劑的含量為95wt％～99wt％；所 述貴金屬納米粒子為鉑納米粒子；所述鉑納米粒子的粒徑為0.8～4nm。

本申請還提供了一種光催化分解水制氫催化劑的制備方法，包 括：

在光照條件下，將貴金屬源與上述方案所述的制備方法所制備的 或上述方案所述的光催化劑在溶劑與三乙醇胺中反應(yīng)，得到催化劑。

優(yōu)選的，所述貴金屬源為鉑源，所述鉑源為氯鉑酸。

本申請還提供了一種氫氣的制備方法，包括：

在光照條件下，將光催化劑和光催化分解水制氫催化劑中的一 種、水與三乙醇胺反應(yīng)，得到氫氣；

所述光催化劑為上述方案所述的制備方法所制備的或上述方案 所述的光催化劑；

所述催化劑為上述方案所述的或上述方案所述的制備方法所制 備的光催化分解水制氫催化劑。