[發(fā)明專利]一種雙原子團(tuán)簇光催化劑的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211252203.0
• 申請(qǐng)日: 2022-10-13
• 公開（公告）號(hào): CN115532298B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張志明;趙秋平;魯統(tǒng)部
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J27/24
• 分類號(hào): B01J27/24;C01B3/04;C07C51/373;C07C59/19
• 代理公司: 天津清漩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12243
• 代理人: 高璇

本發(fā)明提供了一種雙原子團(tuán)簇光催化劑的制備方法，其步驟為：(1)將尿素、醋酸鋅與水混合攪拌，減壓去除水、加熱、洗滌干燥，得Zn?Csubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;粉末；(2)將步驟(1)干燥后的Zn?Csubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;粉末與RuClsubgt;3/subgt;溶液混合，在氙燈光照下反應(yīng)得到RuZn?Csubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;異核雙原子光催化劑。通過本發(fā)明提供制備方法得到的的雙原子團(tuán)簇光催化劑可實(shí)現(xiàn)在光照條件下高效還原水為氫氣，同時(shí)氧化乳酸為丙酮酸。合成方法簡(jiǎn)單，耗能低，成本低廉，有較好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光催化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種雙原子團(tuán)簇光催化劑的制備方法。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)化發(fā)展和全球人口的不斷增加，人類社會(huì)正面臨著日益嚴(yán)重的資源枯竭和環(huán)境危機(jī)。因此，利用太陽(yáng)能實(shí)現(xiàn)清潔能源制備與溫室氣體轉(zhuǎn)化成為解決當(dāng)前能源危機(jī)與環(huán)境問題的關(guān)鍵技術(shù)之一。雙原子催化劑是最小的團(tuán)簇，雙原子催化劑的開發(fā)與利用既可以提高金屬中心的利用率，又可以發(fā)揮金屬原子間的協(xié)同作用提高催化效率。在雙原子催化劑中，由于同核或異核原子的引入促使雙原子催化劑中相鄰的活性位點(diǎn)之間的協(xié)同效應(yīng)能夠顯著提高其催化活性且具備良好的催化選擇性，在能源轉(zhuǎn)化中承擔(dān)著非常重要的角色。但雙原子催化劑的精準(zhǔn)與簡(jiǎn)易合成、特別是異核雙原子催化劑的合成，仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

目前雙原子催化劑合成方法單一，主要以兩種金屬鹽與載體前驅(qū)體混合，高溫?zé)峤獯祟惢旌衔锿ㄟ^多次嘗試獲得雙原子催化劑。此類方法具有不確定性，無法精確控制金屬位置以及金屬與金屬間的相互作用?；谝陨锨闆r，本發(fā)明提供一種基于g-C₃N₄為載體的異核雙原子催化劑的簡(jiǎn)易制備方法，在光催化反應(yīng)中成功將水還原為氫氣，同時(shí)實(shí)現(xiàn)乳酸光氧化制備有機(jī)化學(xué)品，極大的提高了太陽(yáng)能利用率。

經(jīng)檢索，發(fā)現(xiàn)兩篇技術(shù)方案與本案相關(guān)的專利文獻(xiàn)，其中公開號(hào)為CN101512003A的中國(guó)專利提供了一種用于光催化制H₂的復(fù)合材料，其包含：1)聚合物凝膠；2)光催化劑；和3)基于蛋白質(zhì)的H₂催化劑。本發(fā)明還涉及制氫方法，其包含使用電子給體與包含1)聚合物凝膠，2)光催化劑，和3)基于蛋白質(zhì)的H₂催化劑的復(fù)合材料發(fā)生反應(yīng)。

該方案所用到的金屬以及催化劑結(jié)構(gòu)與本案存在較為明顯的區(qū)別，同時(shí)應(yīng)用效果也存在明顯差異。

另一篇公開號(hào)為CN110648854A公開了一種硼氮共摻雜碳/錳氧化物復(fù)合納米片材料、制備方法及其在電容去離子或電化學(xué)儲(chǔ)能器件的電極材料中的應(yīng)用。所述制備方法為：在殼聚糖水凝膠中加入硼酸混合均勻凍干，將混合物碳化后，得到硼氮共摻雜碳納米片；將硼氮共摻雜碳納米片在高錳酸鉀溶液中反應(yīng)，得到硼氮共摻雜碳/錳氧化物復(fù)合納米片材料。所述硼氮共摻雜碳/錳氧化物復(fù)合納米片材料為相互連接的三維片狀結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提供的制備方法簡(jiǎn)單易行，反應(yīng)條件溫和，碳納米片為三維相互連接，制備出的碳/錳氧化合物復(fù)合納米片材料富氮硼且為介孔主導(dǎo)的多孔結(jié)構(gòu)，該復(fù)合納米片材料在制備電容去離子，超級(jí)電容器電極以及催化劑載體領(lǐng)域表現(xiàn)出良好的前途。

該方案雖然也是提供了一種復(fù)合納米片材料，但復(fù)合物以金屬氧化物及碳為主，材料結(jié)構(gòu)、應(yīng)用客體以及技術(shù)效果都存在較為明顯的差異。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，提供一種雙原子團(tuán)簇光催化劑的簡(jiǎn)易制備方法。該雙原子團(tuán)簇光催化劑在乳酸和水的反應(yīng)體系中可實(shí)現(xiàn)光催化水分解制備氫氣，同時(shí)也可實(shí)現(xiàn)光氧化乳酸為丙酮酸。

本發(fā)明的異核雙原子團(tuán)簇光催化劑包括如下步驟制備方法：