[發(fā)明專利]一種雙層核殼結(jié)構(gòu)鉑催化劑及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810778894.5
• 申請(qǐng)日: 2018-07-16
• 公開（公告）號(hào): CN108837827B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張雁冰;劉寶倉(cāng);李常艷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 內(nèi)蒙古大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J23/42
• 分類號(hào): B01J23/42;C01B3/04
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 劉奇

本發(fā)明屬于光催化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙層核殼結(jié)構(gòu)鉑催化劑及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明提供的雙層核殼結(jié)構(gòu)鉑催化劑，包括核體和殼層，所述核體為二氧化硅微球；所述殼層由內(nèi)而外依次包括二氧化鈦層和氧化石墨烯層，所述二氧化鈦層的組分包括銳鈦礦二氧化鈦；所述氧化石墨烯層負(fù)載有Pt。本發(fā)明提供的雙層核殼結(jié)構(gòu)鉑催化劑用于水催化分解時(shí)，反應(yīng)6h產(chǎn)氫量達(dá)到39.26mmol/g。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光催化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙層核殼結(jié)構(gòu)鉑催化劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

TiO₂有光催化性能強(qiáng)、比表面大、長(zhǎng)期穩(wěn)定等多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，一直以來都受到廣大研究人員的關(guān)注，但TiO₂的禁帶寬度只有3.2電子伏，只能吸收相當(dāng)于太陽光3～5％的紫外光來參與反應(yīng)，因此影響了TiO₂的光催化性能。為提高TiO₂的催化活性，研究工作者們將TiO₂與貴金屬，如Au、Ag和Pt等復(fù)合，利用貴金屬與TiO₂費(fèi)米能級(jí)的差異性，促使復(fù)合材料中的載流子發(fā)生遷移，提高氧化還原反應(yīng)的速率，進(jìn)而達(dá)到提高TiO₂的光催化活性的目的。

上述提及的復(fù)合材料相對(duì)于單純的TiO₂而言，光催化性能有所提升，但若用于水催化分解反應(yīng)，水催化分解生成氫氣的速率仍不理想。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種雙層核殼結(jié)構(gòu)鉑催化劑及其制備方法和應(yīng)用，本發(fā)明提供的雙層核殼結(jié)構(gòu)鉑催化劑具有較高的催化效率，適用于水催化分解。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種雙層核殼結(jié)構(gòu)鉑催化劑，包括核體和殼層，所述核體為二氧化硅微球；所述殼層由內(nèi)而外依次包括二氧化鈦層和氧化石墨烯層，所述二氧化鈦層的組分包括銳鈦礦二氧化鈦；所述氧化石墨烯層負(fù)載有Pt。

優(yōu)選的，所述二氧化硅微球的直徑為100～150nm，所述二氧化鈦層的厚度為45～50nm，所述氧化石墨烯層的厚度為3～5nm。

優(yōu)選的，所述Pt在氧化石墨烯中的負(fù)載量為0.01～0.1wt.％；所述Pt的粒徑為5～7nm。

本發(fā)明提供了上述技術(shù)方案所述雙層核殼結(jié)構(gòu)鉑催化劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)提供堿性二氧化硅微球分散液作為堿性核體分散液；

(2)向所述堿性核體分散液中滴加有機(jī)鈦源溶液，水解反應(yīng)后得到單層核殼結(jié)構(gòu)載體；

(3)將所述單層核殼結(jié)構(gòu)載體依次進(jìn)行研磨和焙燒，得到結(jié)晶態(tài)單層核殼結(jié)構(gòu)載體；

(4)將所述結(jié)晶態(tài)單層核殼結(jié)構(gòu)載體進(jìn)行氨基修飾，得到改性單層核殼結(jié)構(gòu)載體；

(5)向所述改性單層核殼結(jié)構(gòu)載體的水分散液中滴加氧化石墨烯水分散液，進(jìn)行包覆反應(yīng)，然后將反應(yīng)料液中的固體料進(jìn)行洗滌，得到雙層核殼結(jié)構(gòu)載體；

(6)將所述雙層核殼結(jié)構(gòu)載體浸漬到鉑酸水溶液中，進(jìn)行Pt負(fù)載，得到雙層核殼結(jié)構(gòu)鉑催化劑；所述鉑酸水溶液包括鉑酸、還原劑和聚乙烯醇。

優(yōu)選的，所述步驟(1)中二氧化硅微球分散液中二氧化硅微球的濃度為0.1～0.2g/100mL；

所述堿性核體分散液的pH值為8～9。

優(yōu)選的，所述步驟(2)中有機(jī)鈦源溶液中的有機(jī)鈦源包括鈦酸正四丁酯；所述有機(jī)鈦源溶液中，鈦酸正四丁酯的體積分?jǐn)?shù)為18～24％；

所述有機(jī)鈦源溶液的滴加速度為0.4～0.6mL/min。

優(yōu)選的，所述步驟(3)的焙燒溫度為480～550℃，焙燒時(shí)間為1.5～3h。