[發明專利]一種含W光催化制氫催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 202110660588.3
• 申請日: 2021-06-15
• 公開（公告）號: CN113368864B
• 公開（公告）日: 2023-02-10
• 發明（設計）人: 康詩釗;汪孝坤;鄭德溫;李向清;秦利霞
• 申請（專利權）人: 上海應用技術大學
• 主分類號: B01J23/888
• 分類號: B01J23/888;B01J35/00;B01J37/10;C01B3/04
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 劉燕武

本發明涉及一種含W光催化制氫催化劑及其制備方法，通過在還原環境中進行水熱反應，一鍋法制備了由Cu₃WO₆和Cu₂WO₄構成的光催化制氫材料，同時在其中原位構建了有效的異質結。本發明的催化劑不僅具有較高的光催化制氫性能，而且具有經濟、無毒，易制備等優點。在制備過程中，本發明采用乙二醇替代常規氫氣，在水熱釜中構建還原性反應環境。該制備方法具有綠色、制備簡便等特點，有可能在實際中得到廣泛應用。

技術領域

本發明屬于催化劑制備技術領域，涉及一種含W光催化制氫催化劑及其制備方法。

背景技術

氫氣被認為是未來一種清潔和可持續的能源形式。氫作為燃料的重要性是因為燃燒產生的能量產量高(122kJ/mol)，遠遠超過汽油或任何其他形式的化石燃料。這一過程對環境無害，不會產生任何有害的副產品。目前，氫氣的產生過程涉及二氧化碳的產生。因此，尋找不產生任何溫室氣體的可行替代品是關鍵。利用太陽能在催化劑表面產生光催化氫氣是解決當前能源和環境危機的一種很有前途的選擇。利用光催化材料生產氫的能力自1972年就得到了證明。此后，人們對半導體材料進行了大量的研究，并評估他們產氫的潛力。最近，人們發現含W化合物，如鎢酸鋅、鎢酸銅、鎢酸鉍等，從理論上說具有很強的光催化制氫活性，是一類非常有潛力的光催化劑。但是，實際此類物質的光催化制氫性能很差，不能令人滿意。其主要原因是光生電子-空穴對的復合過快。通常情況下，使用助催化劑來抑制光生電子-空穴對的復合是一種非常有效的。常用的助催化劑由Pt等貴金屬助催化劑和Cu、CuO等非貴金屬助催化劑。對于貴金屬助催化劑來說，它們價格昂貴且儲量稀少，不利于大規模使用。而對于非貴金屬助催化劑來說，如何將其均勻地負載在主催化劑上是一個令人頭疼的問題。通常來說，負載的過程比較復雜，且在負載的過程中易于造成主催化劑性能的損失。目前的研究表明在催化體系中原位構建異質結是一個解決上述問題的有效手段。因此，如能在含W光催化體系中原位構建異質結就有可能使其光催化制氫性能得到顯著提高，成為一個高效的光催化制氫光催化劑。但是，現在技術尚未見到相關研究，本發明也正是基于此而提出的。

發明內容

本發明的目的就是為了提供一種含W光催化制氫催化劑及其制備方法，其不僅具有較高的光催化制氫性能，而且具有經濟、無毒，易制備等優點。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

本發明的技術方案之一提供了一種含W光催化制氫催化劑，其為由Cu₃WO₆和Cu₂WO₄構成的光催化制氫材料。同時，還在其中原位構建了有效的異質結。

進一步的，Cu₃WO₆和Cu₂WO₄摩爾比為3～7:1。

本發明的技術方案之二提供了一種含W光催化制氫催化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)稱取銅鹽，溶于去離子水中，得到溶液A；

(2)稱取鎢酸鹽，溶于去離子水中，得到溶液B；

(3)將溶液B滴加至溶液A中，再加入乙二醇，攪拌反應；

(4)將步驟(3)所得反應物轉移至水熱釜中，加熱保溫，再冷卻至室溫，收集產物并洗滌、干燥，即得到目標產物。

進一步的，步驟(1)中，所述的銅鹽為硝酸銅、氯化銅、硫酸銅或醋酸銅。

進一步的，步驟(2)中，所述鎢酸鹽為鎢酸鈉。

進一步的，溶液A中銅鹽的濃度為1～8mg/mL，溶液B中鎢酸鹽的濃度為1.4～14mg/mL；

步驟(3)中，溶液B與溶液A的添加量之比為1:1。