[發(fā)明專利]一種TiO2-Pd-PPy復(fù)合光催化劑及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611183866.6
• 申請(qǐng)日: 2016-12-20
• 公開（公告）號(hào): CN106582888B
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張倩倩;李鑫;黃柏標(biāo);王朋;王澤巖;張曉陽;秦曉燕;劉媛媛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J31/38
• 分類號(hào): B01J31/38;B01J37/34;B01J37/12;B01J37/16;C01B3/04
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 張曉鵬

本發(fā)明公開了一種TiO₂?Pd?PPy復(fù)合光催化劑及其制備方法和應(yīng)用，將TiO₂超聲分散于水中，向其中加入PdCl₂和吡咯單體，除去溶解氧后，用氙燈照射，光致氧化還原得到TiO₂?Pd?PPy復(fù)合光催化劑。本發(fā)明中采用的一步同時(shí)光致氧化還原沉積法可以實(shí)現(xiàn)Pd和PPy的精準(zhǔn)定位負(fù)載。本發(fā)明所制得的TiO₂?Pd?PPy復(fù)合光催化劑中，Pd和PPy的沉積位置剛好是光生電子和空穴的光催化反應(yīng)活性位點(diǎn)，可以有效促進(jìn)光生載流子的分離。所制得的TiO₂?Pd?PPy復(fù)合光催化劑，顯示出較好的光催化活性，其中，全光下，TiO₂?0.5Pd?0.6PPy光催化劑的光催化分解水產(chǎn)氫效率可達(dá)602μmol/h。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種新型光催化材料，特別涉及一種TiO₂-Pd-PPy復(fù)合光催化劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

氫能作為一種無碳燃料，因其可以取代化石燃料以減少碳的排放而被認(rèn)為是一種理想的能源。自從1972年，F(xiàn)ijishima和Honda報(bào)道了在n型半導(dǎo)體TiO₂單晶電極上光致分解水產(chǎn)生H₂和O₂，光催化技術(shù)就成為直接把太陽能轉(zhuǎn)化為氫能的有效策略之一。至今，已有數(shù)以千計(jì)的光催化劑被應(yīng)用于光催化分解水制氫方面。其中，二氧化鈦(TiO₂)是研究最早且最多的光催化劑，然而，其較寬的帶隙(-3.2eV)和較低的量子效率嚴(yán)重限制了二氧化鈦的實(shí)際應(yīng)用。因此，對(duì)二氧化鈦進(jìn)行改性以提高其光催化分解水效率將具有非常重要的戰(zhàn)略和現(xiàn)實(shí)意義。

貴金屬鈀(Pd)和導(dǎo)電聚合物聚吡咯(PPy)是兩種常用的改性半導(dǎo)體光催化劑光催化性能的物質(zhì)。其中，負(fù)載于半導(dǎo)體光催化劑表面的Pd可以有效的捕獲光生電子，從而減少光生載流子的復(fù)合效率。而導(dǎo)電聚合物PPy作為一種常用的光敏化材料，在拓展半導(dǎo)體光催化劑光吸收范圍的同時(shí)，也為光生空穴的遷移提供了更為快速有效的通道。

將貴金屬鈀(Pd)和聚吡咯(PPy)同時(shí)負(fù)載于TiO₂表面形成TiO₂-Pd-PPy復(fù)合光催化劑后，一方面，拓展了TiO₂的光吸收范圍；另一方面，促進(jìn)了光生載流子的分離，從而提高TiO₂的光催化分解水的效率。

而現(xiàn)有技術(shù)中，TiO₂-Pd-PPy復(fù)合光催化劑的制備方法除耗時(shí)較長(zhǎng)。合成條件復(fù)雜外，還無法實(shí)現(xiàn)Pd和PPy的精準(zhǔn)定位負(fù)載，制備得到的光催化劑的光催化性能也較差。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種新型光催化劑TiO₂-Pd-PPy的制備方法，該方法可以實(shí)現(xiàn)Pd和PPy的精準(zhǔn)定位負(fù)載，具有較強(qiáng)的光催化分解水產(chǎn)氫效率。

本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供上述制備方法制備得到的TiO₂-Pd-PPy復(fù)合光催化劑。

本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供上述TiO₂-Pd-PPy復(fù)合光催化劑的應(yīng)用。

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種TiO₂-Pd-PPy復(fù)合光催化劑的制備方法，包括步驟如下：

將TiO₂超聲分散于水中，向其中加入鈀源和吡咯單體，除去溶解氧后，用氙燈照射，光致氧化還原得到TiO₂-Pd-PPy復(fù)合光催化劑。

優(yōu)選的，所述鈀源為PdCl₂、(Pd(NO₃)₂、PdSO₄或Pd(CH₃COO)₂。