[發(fā)明專利]一種P25負載分子態(tài)鈷/鎳等活性位點材料的制備方法

有效

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• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN107552053B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設計）人: 趙桂霞;王祥學;文濤;王祥科
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: B01J23/75
• 分類號: B01J23/75;B01J23/755
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

本發(fā)明的目的是提供一種在二氧化鈦表面修飾分子態(tài)鈷/鎳活性位點，主要以P25為半導體基底，在濕法化學方法下以EDTA?過渡金屬配合物為前驅體，經(jīng)過焙燒處理得到表面均勻分布的鈷/鎳分子態(tài)活性中心。本方法生產(chǎn)工藝簡單，綠色環(huán)保，前驅體廉價，并且所得的修飾后的P25具備高效的光催化性能，相比其他金屬鹽前驅體，本方法首次提出EDTA?過渡金屬配合物這種鰲合物的優(yōu)異功能。對于催化領域具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發(fā)明屬于一種P25負載分子態(tài)金屬鈷/鎳等活性位點材料的制備方法，具體涉及一種半導體表面負載活性分子態(tài)過渡金屬活性中心的制備方法。

背景技術

二氧化鈦作為典型的半導體，在光催化領域已經(jīng)得到普遍應用和廣泛研究。然而由于半導體自身的光生電子-空穴的嚴重復合以及載流子壽命太短，提高光子效率一直是研究的挑戰(zhàn)性難題。因此通常利用表面負載修飾助催化劑降低光生電子-空穴的復合并同時降低表面氧化還原反應所需要的活化能，進而提高光催化效率。相比鉑，釕，銠等貴金屬，鈷鎳等過渡金屬構成的氧化物等作為助催化劑有著更加有利的經(jīng)濟適用性，然后性能通常也次于貴金屬，因此，開發(fā)新型廉價高效的金屬助催化劑成為了光催化領域的另一大挑戰(zhàn)。

基于均相催化中分子態(tài)活性中心的高效活性，非均相光催化體系中通常負載的納米顆粒在界面催化中原子效率明顯低劣，提高表面負載助催化劑的分散性及原子效率是提高助催化劑性能的一個重要途徑。然而簡單的負載分子態(tài)助催化劑往往由于分子間的團聚而不容易實現(xiàn)。與常規(guī)前驅體相比，EDTA-金屬絡合物是一種由過渡金屬離子與EDTA配體形成的六鰲合的化合物，本身分子間作用力較小，并且容易分散在極性溶劑中，保證了在一定濃度范圍內這種前體在半導體基體上能夠均勻分散，在一定溫度下焙燒，EDTA配體由于脫羧反應而部分解體，在半導體基體存在下，過渡金屬離子與殘留配體能夠與基體表面形成配位結構，從而將過渡金屬以化合形式負載于半導體表面。這種方法相較于其他前驅體如硝酸鹽，氯化鹽等具有更好的可控性，所得的助催化劑分散性得到明顯提高。同時由于合成簡易，這種前驅體價格低廉，因此這種方法適合于商業(yè)化

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于克服貴金屬助催化劑價格高昂，過渡金屬助催化劑性能低、分散性差等不足之處，提供一種負載量可控、分散性好的活性分子態(tài)金屬鈷/鎳修飾P25的方法。

本發(fā)明的目的可通過如下的技術方案實現(xiàn)：

本發(fā)明以P25作為載體，以EDTA-鈷/鎳為過渡金屬前驅體，在甲醇等極性溶劑中分散，待溶劑完全揮發(fā)后，將所得固體進行焙燒，控制焙燒溫度及前驅體比例，可以得到在基底表面分散均勻的鈷/鎳分子態(tài)活性反應中心。

具體制備步驟為：

取商用二氧化鈦P25，加入甲醇作為溶劑N，磁力攪拌，在攪拌下加入少量EDTA-鈷/鎳絡合分子前驅體，并且維持溫度40攝氏度，攪拌至溶劑揮發(fā)完畢，將所得固體在300-400攝氏度下氬氣氣氛中焙燒1個小時；其中，所述原料質量配比如下：EDTA-Co/Ni:P25:CH₃OH～1～3:10:1000.

所述的極性溶劑N包括：乙醇、異丙醇、甲醇中的一種或多種

所述焙燒氣氛為氬氣氣氛或氮氣氣氛。

如上所述，本發(fā)明的優(yōu)點在于：提供一種制備P25負載分子態(tài)鈷/鎳等活性位點的制備方法，原料易得，反應條件溫和，制得的復合材料具有高光催化活性。由于前驅體易得、價格低廉，操作簡單、對設備要求較低，適用于大量生產(chǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1中P25-Co-350的HRTEM圖片；

圖2為本發(fā)明實施例1中P25-Co-350對于Cr(VI)的光還原性能圖片；

圖3為本發(fā)明實施例2中P25-Ni-350的HRTEM圖片；