[發明專利]微波誘導制備聚吡咯修飾TiO2

在審

• 申請號: 202011119982.8
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112264093A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 劉賓虹;閆卿;李洲鵬
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B01J31/06
• 分類號: B01J31/06;B01J31/38;C01B3/04
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

1.一種微波誘導制備聚吡咯修飾TiO₂包覆LaB₆光解水制氫催化劑方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)按La∶B∶Mg原子的摩爾比為1∶6∶12稱取鑭化合物、偏硼酸鈉和MgH₂粉末，加入球磨罐中球磨24小時后，得到鑭化合物、硼氫化鈉與氧化鎂的機械混合物；將機械混合物置于反應器中，升溫至500℃后保溫2小時，釋放掉反應生成的氫氣；然后冷卻至室溫，用5wt％的鹽酸清洗后離心分離，再用去離子水清洗、過濾；固體產物在80℃下真空干燥，得到納米單晶硼化鑭；

(2)在300毫升乙醇中依次加入30毫升醋酸和50毫升鈦酸丁酯，超聲分散40分鐘，形成A溶液；將50毫升醋酸加至60毫升乙醇中，再向其中加入30毫升去離子水和步驟(1)所得的納米單晶硼化鑭1～5g，形成懸濁液；在30℃恒溫和磁力攪拌條件下，將懸濁液逐滴加入到A溶液中，得到前驅體溶膠；

(3)將步驟(2)所得的前驅體溶膠導入噴霧干燥器，噴霧至熱空氣中，在除去大部分水分的同時形成二氧化鈦包覆納米單晶硼化鑭前驅體；

(4)將步驟(3)所得的二氧化鈦包覆納米單晶硼化鑭前驅體置于馬弗爐中，升溫至550℃后保溫2小時，得到銳鈦礦二氧化鈦包覆納米單晶硼化鑭材料；

(5)在90℃溫度下，取100mL的去離子水溶解10g的β-環糊精；在氮氣氛條件下加入10g吡咯，超聲振動分散5分鐘；然后逐滴加入30wt％的雙氧水5mL，攪拌均勻后冷卻到室溫，得到聚吡咯修飾溶液；

(6)取步驟(4)所得的銳鈦礦二氧化鈦包覆納米單晶硼化鑭材料1g，分散于50mL去離子水中；加入步驟(5)得到的聚吡咯修飾溶液1～20mL，攪拌均勻后微波加熱干燥10～30min，得到聚吡咯修飾TiO₂包覆LaB₆光解水制氫催化劑。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中，所述鑭化合物是氫氧化鑭、氧化鑭、草酸鑭或碳酸鑭中的任意一種。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中，球磨轉速為800rpm，升溫速率為2℃/min。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(5)中，超聲振動的頻率為40kHz。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(6)中，微波加熱的功率為60W。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(6)中，所述催化劑中用于包覆LaB₆的TiO₂晶型為銳鈦礦型。

7.權利要求1所述方法制備獲得的聚吡咯修飾TiO₂包覆LaB₆光解水制氫催化劑的應用方法，其特征在于，包括：

(1)將催化劑加入石英玻璃反應器中，注入濃度為2.25mol/L的甲醇溶液，使混合液中催化劑的質量濃度為1g/L；用石英玻璃封蓋密封反應器，超聲處理20min，使催化劑分散均勻；然后在磁力攪拌下通入N₂氣體40min，以排除反應裝置中的氧氣；

(2)打開光源進行反應5h，通過排水集氣法收集產生的氣體。