[發明專利]一種Nb-Rh共摻雜二氧化鈦納米棒光催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710097461.9
• 申請日: 2017-02-22
• 公開（公告）號: CN108452802B
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發明（設計）人: 郭旺;黃集權;李國京;薛垂兵;黃秋鳳;鄧中華;劉著光
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: B01J23/648
• 分類號: B01J23/648;B82Y40/00;B82Y30/00;C01B3/04
• 代理公司: 11535 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 劉元霞;牛艷玲

本發明公開了一種Nb?Rh共摻雜二氧化鈦納米棒光催化劑及其制備方法和應用，本發明的光催化劑具有以下優點：1)本發明制備得到的光催化劑，與普通的光催化劑相比具有一維棒狀結構，且能夠有效提高材料的光催化產氫活性；2)本發明的制備方法簡單，易于大規模商業生產；3)本發明制備得到的光催化劑可重復利用，所述Nb?Rh共摻雜TiO₂納米棒光催化劑可循環使用20次以上，其催化活性沒有發生明顯的下降現象；4)所述Nb?Rh共摻雜TiO₂納米棒光催化劑具有較高的催化活性，作為實例，Ti_0.996Nb_0.002Rh_0.002O₂納米棒光催化劑的光解水產氫率高達7.58mmol/g·h，為同等條件下制備得到的TiO₂納米棒的產氫率(0.039mmol/g·h)的194倍。

技術領域

本發明涉及光催化材料技術領域，具體涉及一種Nb-Rh共摻雜二氧化鈦納米棒光催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

二氧化鈦目前是被公認的光催化反應效率最高的催化材料之一，由于煤、石油、天然氣等礦石燃料的不斷開發與利用，造成了能源的大量消耗和環境的嚴重污染，而氫氣作為一種清潔能源如果能被人們利用，其將具有重要的研究意義。

光解水是指在太陽光的照射下將水直接分解為氫氣和氧氣，是一種利用太陽能產氫的有效方法，而如何用太陽能分解水制備氫氣在全世界備受關注。其中，光解水催化劑起到了至關重要的作用。但現有的光解水催化劑通常在紫外光區有活性，而紫外光只占太陽光總能的4％，太陽光的大部分能量位于可見光區域，這部分能量卻還沒有加以利用。目前，直接利用太陽能分解水獲取清潔能源的應用在國際上還很少。因此，研發出一種在紫外光和/或可見光下能夠分解水的催化劑，能夠大大提升太陽能利用效率。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本發明的目的之一是提供了一種Nb-Rh共摻雜二氧化鈦納米棒光催化劑，所述Nb-Rh共摻雜二氧化鈦納米棒光催化劑是通過溶膠-凝膠和水熱法制備得到的。

本發明的目的之二是提供了上述Nb-Rh共摻雜二氧化鈦納米棒光催化劑的制備方法。

本發明的目的之三是提供了上述Nb-Rh共摻雜二氧化鈦納米棒光催化劑的應用，其可以用于在紫外光和/或可見光下光催化分解水制氫等領域。

第一方面，本發明提供一種Nb-Rh共摻雜TiO₂納米棒光催化劑，所述催化劑為摻雜型納米材料，微結構為一維納米棒，其化學組成可表示為Ti_1-x-yNb_xRh_yO₂；其中，0<x≤0.1；0<y≤0.1。

優選地，1×10^-5≤x≤0.08，1×10^-5≤y≤0.08；還優選地，1×10^-4≤x≤0.06，1×10^-4≤y≤0.06；進一步優選地，3×10^-4≤x≤0.04，3×10^-4≤y≤0.04；更優選地，5×10^-4≤x≤0.02，5×10^-4≤y≤0.02。