[發明專利]一種具有特殊結構的TS-1分子篩催化劑及其在光催化水制氫中的應用

有效

• 申請號: 202010010808.3
• 申請日: 2020-01-06
• 公開（公告）號: CN111054434B
• 公開（公告）日: 2023-02-10
• 發明（設計）人: 程黨國;趙子喻;陳豐秋;詹曉力
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B01J29/89
• 分類號: B01J29/89;B01J35/10;C01B3/04
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

本發明公開了一種具有特殊結構的TS?1分子篩催化劑及其在光催化水制氫中的應用。采用具有多級孔結構的TS?1分子篩作載體，負載貴金屬后，在犧牲劑和量子點CdS存在下，強化光催化制氫反應。本發明具有特殊結構的TS?1分子篩催化劑在光催化水制氫領域，具有光響應范圍廣，可有效分離光生電子和空穴對，光催化活性高，光催化制氫效果好的特點。

技術領域

本發明涉及光催化水制氫的技術領域，具體地涉及一種具有特殊結構的TS-1分子篩催化劑及其在光催化水制氫中的應用。

背景技術

高油價和不斷增加的溫室氣體排放成為全球經濟和氣候尚未解決的問題。為了人類可持續發展的未來，應綜合利用資源，保護環境，跟自然和諧相處，化石能源短缺和全球環境問題需要迫切解決。氫能，作為一種清潔無污染的能源，已經受到越來越多人的關注。氫氣具有以下特點：導熱好、易回收、燃燒性能好、損耗小，對環境友好，產物水無腐蝕性，單位質量的能量很高。

傳統的制氫方法碳氫化合物蒸汽重整，電解水和重油氧化生成氫氣，雖然這些手段依舊高效，但是大量的能源消耗和轉化過程中的有害物質產生限制了友好氫能資源的開發。因此，通過太陽能將水轉化為氫氣被認為是有希望的解決這些問題的方法。

光催化水制氫過程的一般限制主要來源于兩個因素：光生電子和空穴的復合及轉移之間的競爭；太陽能利用不足。理想的光催化劑應具有廣泛的光響應范圍，并且可以有效抑制光生電荷、空穴的復合。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提出了一種具有特殊結構的TS-1分子篩催化劑及其在光催化水制氫中的應用，本發明采用具有多級孔結構的TS-1分子篩，負載金屬貴金屬后，在犧牲劑和量子點CdS存在下，可以強化光催化制氫反應。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：一種具有特殊結構的TS-1分子篩催化劑，所述催化劑通過以下方法制備得到：

(1)取0.1～0.3g TS-1分子篩，加入貴金屬前體，使得加入貴金屬前體中的貴金屬單質含量為TS-1分子篩質量的0.4～1.2wt％，加入40～60mL水后攪拌20～120min。然后加入10～25mL的無水甲醇，將其裝入反應器，抽真空。最后用300W氙燈照射，進行光沉積1～4h，得到沉積了貴金屬的TS-1分子篩。

(2)再將沉積了貴金屬的TS-1分子篩水洗，以去除雜質，然后烘干，得到用于光催化的催化劑。

進一步地，所述貴金屬前體為單質Pd、Pt、Au中的至少一種或者Pd、Pt、Au的化合物中的至少一種。

進一步地，所述TS-1分子篩為多級孔結構，該多級孔結構通過以下方法獲得：

(1)取50～75mL濃度為0.3～5.0mol/L的堿溶液，在60～100℃下，采用水熱法對1.5～3.0g TS-1分子篩進行堿處理0.5～6.0h，得到堿化后的TS-1分子篩。

(2)將堿化后的TS-1分子篩用水清洗至中性，在60℃條件下烘干，再在520～580℃下焙燒3～6h，得到多級孔結構的TS-1分子篩。

進一步地，所述堿溶液為氨水、碳酸鈉、氫氧化鈉、氫氧化鉀溶液中的至少一種。

一種所述催化劑在光催化水制氫中的應用。

進一步地，在0.0008～0.0030mol CdS、40～60mg催化劑中加入75～90mL水，得到混合溶液，對其超聲，使混合溶液分散均勻。將上述混合溶液倒入反應器中，加入10～25mL犧牲劑，進行攪拌。并對光催化反應裝置抽真空，再用300瓦氙燈進行照射，進行光催化水制氫。

進一步地，所述犧牲劑為乳酸、甲酸、甲醇、異丙醇、三乙醇胺、乙醇中的至少一種。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：