【技术实现步骤摘要】
一种可用于光催化分解纯水的催化剂的制备方法
[0001]本专利技术涉及一种光催化水产氢的方法,特别是涉及一种光催化部分分解水和光催化分解纯水串联应用的光化学修饰方法。
技术介绍
[0002]氢能作为一种二次能源,具有燃烧热值高(能量密度为143kJ/g)、储量大(水可作为氢源)、可再生 (燃烧产物是水,水可再次还原为氢气)、便于储存运输等优势,可用于缓解现在的能源危机和环境污染问题。与目前化石燃料制氢方法相比,操作简单、成本低廉的光催化分解水制氢技术潜力巨大,但制备高活性、高稳定性光催化剂仍然是一项长期且艰巨的挑战。在诸多的光催化材料之中,Zn
x
Cd1‑
x
S基催化剂因其可控的能带结构、光催化部分分解水(PPWS)产氢效率高等优点,被认为是最具潜力的光催化材料之一。但在光催化纯水分解应用中,由于缺少牺牲试剂捕获光生空穴,稳定性较差、产氢效率低的缺陷,制约了Zn
x
Cd1‑
x
S基催化剂的研究发展。
[0003]光催化分解纯水过程可分为:光催化全分解水(2H2O
→
2H2+O2,POWS)和光催化中间级分解水 (2H2O
→
H2+H2O2,PIWS)。与光催化部分分解水反应(PPWS)不同,由于缺少牺牲试剂的捕获作用,光生空穴反应路径众多。除了生成四电子(O2)转移产物,还可能生成单电子(
·
OH)、二电子(H2O2) 转移副产物,其中H2O2会氧化S2‑
,造成催化剂中毒(C
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种光催化分解纯水的催化剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)将Zn
0.21
Cd
0.79
S/D
‑
ZnS(amine)
0.5
准II型异质结催化剂材料分散于H2PO2‑
溶液中,在惰性气体的保护下超声处理;(2)然后将悬浮液转移至光催化反应器中,将容器密封后,用真空泵将整个反应体系抽真空处理,利用可见光源照射反应器,并保持室温、不断搅拌;(3)待反应结束后,打开反应器,移去上清液,离心回收沉淀物,在烘箱中干燥后回收得到磷酸根修饰的Zn
0.21
Cd
0.79
S/D
‑
ZnS(amine)
0.5
,标记为Zn
0.21
Cd
0.79
S/D
‑
ZnS(amine)
0.5
/Pi。2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,该制备方法还包括将Zn
0.21
Cd
0.79
S/D
‑
ZnS(amine)
0.5
/Pi进一步修饰的步骤,具体为:取Zn
0.21
Cd
0.79
S/D
‑
ZnS(amine)
0.5
/Pi样品,分散到含有Fe
3+
、Co
2+
、Ni
2+
和Mn
2+
的H2PO2‑
水溶液中,将上述悬浊液在惰性气体的保护下超声处理,然后将悬浮液转移至光催化反应器中,将容器密封后,用真空泵将整个反应体系抽真空处理,利用可见光源照射反应器,并保持室温、不断搅拌,待反应结束后,打开反应器,移去上清液,离心回收沉淀物,烘箱中干燥后回收得到掺杂过渡金属的Zn
0.21
Cd
0.79
S/D
‑
ZnS(amine)
0.5
/Pi,标记为(Zn
a
Cd
b
Fe
c
Mn
d
)S/(Zn
e
Fe
f
Mn
g
)S/Pi/(Fe
h
Ni
i
Co
j
)Pi。3.根据权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于,优选地,所述惰性其他为氮气、氩气或氦气;优选地,所述H2PO2‑
溶液为NaH2PO2、KH2PO2中的一种;优选地,所述超声处理时间为20
‑
60mi
n
;优选地,所述真空处理时间为10
‑
30min;优选地,所述可见光源为太阳光,氙灯,汞灯,白炽灯、发光二极管灯等其中的一种,处理时间为2
‑
5h;优选地,烘箱烘干温度为50
‑
70℃,烘干时间为10
‑
15h。4.一种如权利要求1
‑
3任一方法制备得到的光催化分解纯水的催化剂。5.一种Zn
0.21
Cd
0.79
S/D
‑
ZnS(amine)
0.5
的光化学修饰方法,包括如下步骤:(1)将Zn
0.21
Cd
0.79
S/D
‑
ZnS(amine)
0.5
准II型异质结催化剂材料分散于H2PO2‑
溶液中,在惰性气体的保护下超声处理;(2)然后将悬浮液转移至光催化反应器中,将容器密封后,用真空泵将整个反应体系抽真空处理,利用可见光源照射反应器,并保持室温、不断搅拌;(3)待反应结束后,打开反应器,移去上清液,离心回收沉淀物,在烘箱中干燥后回收得到磷酸根修饰的Zn
0.21
Cd
0.79
S/D
‑
ZnS(amine)
0.5
,标记为Zn
0.21
Cd
0.79
S/D
‑
ZnS(amine)
0.5
/Pi。6.根据权利要求5所述的光化学修饰方法,其特征在于,该光化学修饰方法还包括将Zn
0.21
Cd
0.79
S/D
‑
ZnS(amine)
0.5
/Pi进一步修饰的步骤,具体为:取Zn
0.21
Cd
0.79
S/D
‑
ZnS(amine)
0.5
/Pi样品,分散到含有Fe
3+
、Co
2+
、Ni
2+
和Mn
2+
的H2PO2‑
水溶液中,将上述悬浊液在惰性气体的保护下超声处理,然后将悬浮液转移至光催化反应器中,将容器密封后,用真空泵将整个反应体系抽真空处理,利用可见光源照射反应器,并保持室温、不断搅拌,待反应结束后,打开反应器,移去上清液,离心回收沉淀物,烘箱中干燥后回收得到掺杂过渡金属的Zn
0.21
Cd
0.79
S/D
‑
ZnS(amine)
0.5
/Pi,标记为(Zn
a
Cd
b
Fe
c
Mn
d
)S/(Zn
e
Fe
f
Mn
g
)S/Pi/(Fe
h
Ni
i
Co
【专利技术属性】
技术研发人员:宋金刚,邓海朗,羊广任,林莎,
申请(专利权)人:东莞理工学院,
类型:发明
国别省市:
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