[發明專利]一種金屬有機凝膠負載Pt的催化劑制備及其在光催化制氫上的應用

在審

• 申請號: 201710661498.X
• 申請日: 2017-08-04
• 公開（公告）號: CN107497486A
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 趙君;秦正生;李東升;董文文;吳亞盤;卜賢輝
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: B01J31/22
• 分類號: B01J31/22;B01J35/10;C01B3/04
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所42103
• 代理人: 蔣悅

技術領域

本發明屬于光催化制氫領域，技術涉及金屬有機凝膠，特別是一種基于MIL-100(Al)的金屬有機凝膠（MOG）負載Pt的制備方法及其在光催化制氫方面的應用。

背景技術

在科學技術與工業化水平飛速發展的背景下，人類對于能源的依賴程度也正以前所未有的速度加大著。過分的使用化石能源，不僅消耗著地球僅剩的資源，隨之而來的還有環境污染問題，這些問題已經嚴重的影響到了人們的生活。如今，要想解決關乎全人類生存與發展的終極問題，唯一的途徑就是尋找新的可再生的清潔能源，而太陽能便成了一個在現在看來最佳的選擇。

通過對光能的利用，將光能轉化為化學能，尤其是氫能，可以很好地解決上述問題。通過用MOGs材料對光催化劑改性以及用染料敏化的手段使其具有光催化性能的方法，制備出新型的應用于光催化制氫領域的光催化劑，以期得到效率更高的光催化劑，有效提升光催化制氫反應的催化劑活性。

金屬有機凝膠（MOG）是金屬有機化合物粒子通過范德華力、分子間作用力等作用力在空間自組裝形成不規則的三維網狀結構。它具有大的比表面積且合成簡單，在作為催化劑的載體方面有很大的潛在應用。

發明內容

本發明的目的在于制備一種基于MIL-100(Al)的金屬有機凝膠（MOG）負載Pt的催化劑，將其用于光催化制氫。這種催化劑制備簡單，能有效提高光催化制氫速率，而且是一種異相催化劑，催化后分離回收簡單。

一種基于MIL-100(Al)的金屬有機凝膠負載Pt的催化劑制備方法，可按如下步驟進行。

（1）將均苯三酸溶解在溶劑中，制備含有均苯三酸的溶液。

（2）鋁鹽溶解在溶劑中，制備含有鋁離子的溶液。

（3）將步驟（1）所得的溶液倒入步驟（2）所得的溶液中，室溫下攪拌一段時間使其充分混合，然后轉移至反應釜中，高溫下反應一段時間，即可得到基于MIL-100(Al)的濕凝膠，再將濕凝膠用乙醇洗滌三次。

（4）配制六水合氯鉑酸溶液，得到溶液A。

（5）將溶液A緩慢地注入到步驟（3）洗滌三次后的濕凝膠中，避光靜置。

（6）將步驟（5）得到的濕凝膠洗滌，干燥即可得到干凝膠負載Pt的催化劑。

（7）將光敏劑溶解在水中，制備含有光敏劑的溶液。

（8）取三乙醇胺加入到裝有步驟7制備的溶液的光反應容器中去，再加入步驟（6）中得到的干凝膠負載Pt的催化劑。

（9）用光催化分析系統記錄催化反應的進程。

進一步地，本發明所述步驟（1）和步驟（2）中所用的溶劑為乙醇。

進一步地，本發明所述步驟（2）中的鋁鹽為九水合硝酸鋁。

進一步地，本發明所述步驟（3）中，鋁離子與均苯三酸的摩爾比為1.5~2:1。

進一步地，本發明所述步驟（3）中的高溫為140℃，時間為6小時。

進一步地，本發明所述步驟（4）中配制六水合硝酸銀溶液所用的溶劑為無水乙醇，六水合氯鉑酸的用量（質量）為干凝膠的4/100。

進一步地，本發明所述步驟（5）中的避光靜置時間為36-48小時。

進一步地，本發明所述步驟（6）中干燥條件為真空下80℃。

進一步地，本發明所述步驟（7）中光敏劑為羅丹明B用量為100 ppm~250 ppm。進一步地，本發明所述步驟（8）中三乙醇胺體積分數為10%。

研究發現，納Pt顆粒催化劑具有廣泛的工業應用前景，納米Pt由于其高的表面自由能容易在反應中發生團聚現象而使催化活性下降，所以負載型Pt催化劑更具有應用前景。金屬有機凝膠是一種多孔材料，具有較高的比表面積和可調變的孔道結構。

本發明所制備的金屬有機凝膠負載Pt的催化劑，金屬有機凝膠具有活性位點和較高的比表面積，能提高活性組分納米Pt的分散程度和避免其發生團聚，使得制備的金屬有機凝膠負載Pt的催化劑在反應過程中即使用量很少也能具有優越的催化性能。

附圖說明

圖1為實施例2負載前濕凝膠圖（A）及負載后干燥了的催化劑實物圖（B）。

圖2為實施例2金屬有機凝膠負載前后的XRD圖。

圖3為本發明實施例2制得的金屬有機凝膠負載Pt后的TEM圖。

圖4為本發明實施例2制得的金屬有機凝膠負載Pt的催化劑在不同羅丹明B濃度下的產氫速率。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步說明，但本發明并不限于以下實施例。

實施例1