[發(fā)明專利]一種用于光解水產(chǎn)氫的NiTiO3

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710087506.4
• 申請日: 2017-02-17
• 公開（公告）號: CN108452805B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭旺;黃集權(quán);李國京;江亞斌;蘭海;陳劍;石明
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所
• 主分類號: B01J23/755
• 分類號: B01J23/755;C01B3/04
• 代理公司: 北京知元同創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞;牛艷玲

本發(fā)明涉及一種用于光解水產(chǎn)氫的NiTiO₃/TiO₂催化劑及其制備方法和用途，所述催化劑由Ni(NO₃)₂與HTNT制備而成。本發(fā)明還提供了該催化劑的制備方法，所述光催化劑通過水熱的方法原位反應(yīng)制備，制備的催化劑為均一的一維納米管。該方法制備的NiTiO₃/TiO₂納米管催化劑結(jié)構(gòu)和性質(zhì)穩(wěn)定，可以反復(fù)用來催化光解水產(chǎn)氫反應(yīng)，且循環(huán)使用多次后仍具有很好的穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體光催化領(lǐng)域，具體涉及一種用于光解水產(chǎn)氫的 NiTiO₃/TiO₂納米復(fù)合材料催化劑及其制備方法和用途。

背景技術(shù)

不可再生的化石能源的大量消耗使得能源枯竭以及嚴重的環(huán)境污染成為當(dāng)前全球面臨的一大難題。尋求環(huán)境友好型可再生能源成為解決能源危機和環(huán)境問題的最佳選擇。氫氣作為最清潔的能源而引起了廣泛關(guān)注。直接利用太陽光分解水制備氫氣被認為是一種解決能源危機和環(huán)境污染問題的有效途徑。而利用太陽光分解水的過程離不開光催化劑的催化作用。目前發(fā)現(xiàn)的催化劑普遍存在穩(wěn)定性差，光電轉(zhuǎn)化效率低，環(huán)境危害較大，合成成本較高，光腐蝕等問題而無法大規(guī)模的應(yīng)用。二氧化鈦具有成本低，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，無污染等特點，被認為是較有前景的光催化劑。然而，二氧化鈦的價帶較寬對光的吸收利用較為有限，一般會添加助催化劑來增加可見光的吸收提高其光的吸收利用效率。

為了提高光催化劑的催化效率，CN103872174A(申請?zhí)?01210552885.7) 提供了一種具有可見光吸收特性的Au修飾的TiO₂納米棒陣列光陽極材料的制備方法。利用Au量子點對TiO₂表面和底部共同修飾，增加TiO₂在可見光范圍的吸收范圍，提高光解水效率。CN102513129A(申請?zhí)?01110393837.3)提供了一種光催化TiO₂/Cu₂O復(fù)合薄膜制備方法，并通過修飾Pt提高其光催化制氫性能。然而，以上幾種催化劑需要用到貴金屬，制備成本較高。此外，這幾種催化劑大多數(shù)不能實現(xiàn)循環(huán)利用，無法達到環(huán)保經(jīng)濟的目的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于光解水產(chǎn)氫的 NiTiO₃/TiO₂催化劑及其制備方法，所述催化劑具有提高光解水產(chǎn)氫效率、可循環(huán)使用、環(huán)保經(jīng)濟等優(yōu)點，所述制備方法反應(yīng)條件溫和，操作步驟簡單。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種用于光解水產(chǎn)氫的NiTiO₃/TiO₂催化劑，為NiTiO₃與TiO₂的納米復(fù)合材料。

根據(jù)本發(fā)明，所述NiTiO₃/TiO₂催化劑中NiTiO₃/TiO₂的摩爾比可以為 (0-0.055):1且不為0；優(yōu)選為(0.005-0.045):1；進一步優(yōu)選為(0.01-0.030):1；更進一步優(yōu)選為(0.012-0.025):1。

根據(jù)本發(fā)明，所述NiTiO₃/TiO₂催化劑中的TiO₂相為銳鈦礦相。

根據(jù)本發(fā)明，所述NiTiO₃/TiO₂催化劑為一維納米管。所述納米管的長可以介于100-800nm之間；內(nèi)徑可以為3-5nm。

根據(jù)本發(fā)明，所述NiTiO₃/TiO₂催化劑有較大的比表面積，比表面積可以為 80-150m²/g。

本發(fā)明的催化劑具有下述諸多優(yōu)點：