[發明專利]可用于制備光陽極的鎢錳鈣/介孔三氧化鎢復合物及其制備方法

有效

• 申請號: 201710608650.8
• 申請日: 2017-07-24
• 公開（公告）號: CN107442105B
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發明（設計）人: 楊平;李科珍;劉愛娟;杜玉扣
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;C25B1/04;C25B11/06
• 代理公司: 32103 蘇州創元專利商標事務所有限公司
• 代理人: 陶海鋒;孫周強<國際申請>=<國際公布>

本發明公開了可用于制備光陽極的鎢錳鈣/介孔三氧化鎢復合物及其制備方法，所述鎢錳鈣/介孔三氧化鎢復合物中，包括介孔三氧化鎢、錳鈣氧化物。介孔三氧化鎢具有較短電子遷移距離，島狀鎢錳鈣氧化物作為產氧活性中心位點，具有較低的氧析出電位，所以以該復合物制成的光陽極具有很高的光催化產氧活性。這種三元復合半導體催化劑與相應的單一組分催化劑相比，通過錳鈣與氧化鎢的復合克服了單一催化劑的缺陷，具有電荷分離效率高、析氧過電位小、催化活性和穩定性好等優點，是一種極具希望的制備光化學池光陽極的新型催化材料。

技術領域

本發明涉及一種三元復合催化劑，具體涉及一種可用于制備光催化分解水光化學池的光陽極材料催化劑及其制備方法。

背景技術

氫氣是一種清潔的能源，其熱值高、環境友好、運輸方便，燃燒產物是水，對環境不產生任何危害。地球上水儲量豐富、容易獲得、價格低廉。在太陽光照射下催化水分解產生氫氣和氧氣是一種理想的將太陽能轉化為化學能的方法。具有工業化實用價值的光催化分解水的反應在光電化學池中進行。光電化學池分解水的反應包含光陰極水的還原反應和光陽極水的氧化反應兩個半反應。光陽極上的水氧化反應過程是四電子反應，該半反應制約了整個反應的進行。因此，獲得可以有效實現光催化水氧化產生氧氣的光陽極催化劑尤為重要。現有氧化鎢催化劑存在光吸收系數低、光生電子與空穴易復合、氧氣在氧化鎢上析出電位較高等缺點。

發明內容

本發明提供了一種介孔三氧化鎢與層狀錳鈣氧化物復合在介孔三氧化鎢表面形成了島狀鎢錳鈣三元復合物的制備方法；這種三元復合半導體催化劑與相應的單一組分催化劑相比，通過錳鈣與氧化鎢的復合克服了單一催化劑的缺陷，具有電荷分離效率高、析氧過電位小、催化活性和穩定性好等優點，是一種極具希望的制備光化學池光陽極的新型催化材料。

本發明采用的技術方案是：

一種可用于制備光陽極的鎢錳鈣/介孔三氧化鎢復合物，包括活性成分I、活性成分II，其中活性成分I為介孔三氧化鎢；活性成分II為層狀錳鈣氧化物，質量百分數為1.5～12%，優選為7～11 %，可以充分發揮復合物的催化優勢，得到高產量的產物。

本發明公開的鎢錳鈣/介孔三氧化鎢復合物中，介孔三氧化鎢具有較短電子遷移距離，島狀鎢錳鈣氧化物作為產氧活性中心位點，具有較低的氧析出電位，所以以該復合物制成的光陽極具有很高的光催化產氧活性。因此本發明還公開了所述可用于制備光陽極的鎢錳鈣/介孔三氧化鎢復合物在制備光陽極材料中的應用以及在作為光電化學池陽極催化劑的應用。

上述可用于制備光陽極的鎢錳鈣/介孔三氧化鎢復合物的制備方法為，將錳鈣氧化物與介孔三氧化鎢混合研磨后分散于溶劑中，反應后離心分離；然后將離心固體干燥后在惰性氣體中煅燒，得到可用于制備光陽極的鎢錳鈣/介孔三氧化鎢復合物。

本發明中，以磷鎢酸與介孔二氧化硅為原料制備所述介孔三氧化鎢；以一水乙酸鈣與四水乙酸錳為原料，在氫氧化鉀、高錳酸鉀下，制備所述錳鈣氧化物；所述煅燒的條件為200~600℃下煅燒1~4 h。

進一步的，將磷鎢酸與介孔二氧化硅在溶劑中混合后，離心處理，離心固體干燥后在400~600℃下煅燒3~6 h，然后將煅燒后的固體分散到氫氟酸中，攪拌后離心分離，得到介孔三氧化鎢；將一水乙酸鈣與四水乙酸錳溶解在水中，然后加入KOH水溶液，再逐滴加入KMnO₄水溶液，反應后離心分離，離心固體經去離子水洗滌數次，干燥真空，再在惰性氣氛中于300~600℃下煅燒2~8 h，得到錳鈣氧化物。

上述可用于制備光陽極的鎢錳鈣/介孔三氧化鎢復合物的制備方法具體包括如下步驟：

（1）介孔三氧化鎢的制備