[發明專利]一種自組裝高效光催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201611053372.6
• 申請日: 2016-11-25
• 公開（公告）號: CN106622230B
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發明（設計）人: 王君;宋亞慧;劉逸倫;張朝紅;吳瓊;韋勝男;榮洋;宋有濤
• 申請（專利權）人: 遼寧大學
• 主分類號: B01J23/648
• 分類號: B01J23/648;C01B3/04
• 代理公司: 沈陽杰克知識產權代理有限公司 21207
• 代理人: 金春華

本發明公開了一種自組裝高效光催化劑及其制備方法和應用。所述的自組裝高效光催化劑Y₂SiO₅:Pr³⁺,Li/Pt?NaNb_xTa_1?xO₃通過溶膠凝膠和水熱合成法制得。本發明制備的新型自組裝高效光催化劑性質穩定，耐高溫，在可見光的照射下分解水制氫的效率大幅度提高，為大規模太陽能光催化分解水制氫提供了一種有效的途徑。

技術領域

本發明屬于光催化水解制氫領域，具體地涉及一種具有可見光高光催化活性的上轉換發光材料(Y₂SiO₅:Pr³⁺,Li)與納米混合型鈣鈦礦(NaNb_xTa_1-xO₃)結合同時負載貴金屬鉑(Pt)的自組裝高效光催化劑及其制備方法和在光催化水解制氫中的應用。

背景技術

近年來，全球能源需求不斷增長，供需矛盾進一步惡化。煤、石油、天然氣等常規能源是目前全球消耗的最主要能源，但使用過程中會新增大量溫室氣體CO₂，同時可能產生一些有污染的煙氣，威脅全球生態。從另一方面看，隨著人類的不斷開采，化石能源的枯竭是不可避免的，大部分化石能源本世紀將被開采殆盡，所以將會帶來嚴重的能源危機。能源是經濟和社會發展的動力，是社會經濟發展目標能否實現的具體保證，因此，開發清潔可再生能源已經迫在眉睫。

近些年，世界各地都致力于發展新型環保能源，例如太陽能、核能、地熱能、風能、海洋能和氫能等。其中氫能被公認為是未來最有潛力的能源之一，氫具有高揮發性、高能量，是能源載體和燃料，同時氫在工業生產中也有廣泛應用?，F在工業每年用氫量為5500億立方米，氫氣與其它物質一起用來制造氨水和化肥，同時也應用到汽油精煉工藝、玻璃磨光、黃金焊接、氣象氣球探測及食品工業中。液態氫可以作為火箭燃料，因為氫的液化溫度在-253℃。由此可以看出，氫能正逐漸取代其他能源成為能源科學界的熱點。因此，氫能正是一種在常規能源危機的出現、環境污染問題日益嚴重以及在開發新能源的背景下人們期待的新的清潔能源。

眾所周知，氫能有許多令人滿意的優點?，F有技術中可以利用電解水、熱裂解等方法制取氫氣，但是成本極高。近年來，利用光解水制氫已經收到了廣泛的關注，在利用半導體分解水方面也做出了巨大的努力。其中，NaTaO₃是被研究最為廣泛的催化劑之一，它在光解水制備氫氣和氧氣方面有著誘人的前景。但是由于NaTaO₃的帶隙較寬，只有在紫外光照射下才能產生高的光催化活性。令人遺憾的是太陽光中僅有不足4.0％的紫外光，因此大大降低了光催化制氫的效果并限制了它的實際應用。因此，發明一種具有可見光高光催化活性的光催化劑變得尤為重要。

發明內容

為了解決納米NaTaO₃作為光催化分解水制氫的重要催化劑光催化效率不高，僅能吸收太陽光中不足4％的紫外光照射的問題，本發明提供一種將上轉換紫外發光材料(Y₂SiO₅:Pr³⁺,Li)與納米光催化劑(NaNb_xTa_1-xO₃)結合，同時負載貴金屬Pt的自組裝高效光催化劑，該催化劑可大幅度提高光催化水解制氫的效率。

本發明采用的技術方案是：一種自組裝高效光催化劑，所述的自組裝高效光催化劑是Y₂SiO₅:Pr³⁺,Li/Pt-NaNb_xTa_1-xO₃，其中，x＝0-0.5，Y₂SiO₅:Pr³⁺,Li與NaNb_xTa_1-xO₃的質量比為0.0-1.0:1.0，鉑的負載量為0.2-0.3％。