專利名稱：鉭鈦酸硫化鎘載鉑層狀復合催化劑及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及氫能制備領域，涉及氫能的光催化潔凈制備技術，即模擬太陽可見光光照條件下以水為原料的光催化分解制氫技術，特別涉及一種復合型鉭鈦酸硫化鎘HTiTaO5/CdS載鉑催化劑及其制備方法。
背景技術：
常規(guī)一次能源供應不足、液體燃料短缺、化石能源利用造成的嚴重污染、CO2減排壓力以及農村邊遠地區(qū)用能問題等已使我國面臨多重壓力，促使人們不得不尋找新的潔凈替代能源。大力加強可再生能源轉化利用的基礎理論研究，發(fā)展高效低成本的可再生能源優(yōu)質轉化與規(guī)?；眉夹g，已成為我國能源科技領域今后一二十年最為緊迫的任務。我國擁有極為豐富的可再生能源資源，開發(fā)潛力巨大，從長遠發(fā)展來看，完全可以滿足國家可持續(xù)發(fā)展對能源資源的需求。然而由于多數可再生能源能量密度低，分散性強，不穩(wěn)定、不連續(xù)，隨時間、季節(jié)以及氣候而變化使得我們至今仍缺乏高效低成本大規(guī)模利用可再生能源的有效手段。
氫是理想的二次能源，具有能量密度高，可儲存、可運輸、無污染等優(yōu)點，把可再生能源轉化為氫能，是解決上述困難的理想途徑。隨著21世紀以燃料電池為代表的各種氫能利用技術的迅猛發(fā)展，未來我國對氫的需求量將大幅度上升，發(fā)展高效低成本的可再生能源規(guī)?；茪浼夹g具有重大的社會、經濟效益。國際社會一直在大力推動形成可持續(xù)發(fā)展的“氫氣經濟”。氫能經濟形成的一個關鍵因素是獲得廉價的氫能源。而利用太陽能光催化分解水規(guī)模制氫是當前乃至未來最有希望實現規(guī)模化生產并獲得廉低氫氣的高新技術。
光催化制氫的原理是在一定能量光的照射下，催化劑受到激發(fā)產生電子和空穴對。電子遷移到催化劑表面將水還原為氫氣，而空穴被體系中所加入的適當的廉價的犧牲劑所消耗。實現太陽能光催化分解水的關鍵是尋找具有合適帶隙的可見光響應的光催化劑。目前國際上盡管有大量可見光響應的光催化劑的報道，但是大多活性偏低且穩(wěn)定性較差。
硫化鎘是一種公認的具有較高光催化制氫活性的光催化劑，在二十世紀八十年代末曾被廣泛研究，雖然活性較高但極易光腐蝕的特點限制了其發(fā)展。硫化鎘通常有兩種相態(tài)，即六角相及立方相。立方相為亞穩(wěn)態(tài)，一般在400℃左右會發(fā)生由立方相向六角相的不可逆相變。實驗發(fā)現，六角相的光催化制氫活性遠高于立方相。因此作為光催化劑，結晶度良好的六角相硫化鎘是業(yè)內人士所預期的。
在光催化分解水制氫過程中，光生電子與空穴的及時分離對光催化劑的效率有著至關重要的作用。光生電子與空穴的分離分為兩個方面第一，硫化鎘顆粒內部的分離，這可以使用400℃煅燒處理，使硫化鎘成為結晶度良好的六角相，減少晶體缺陷缺陷，最大程度減少空穴電子的復合；第二，傳輸到硫化鎘表面的光生電子空穴的分離，由于層狀基質HTiTaO5與貴金屬鉑的存在，光生電子轉移到貴金屬鉑，而空穴則遷移到層狀基質。層狀基質的HTiTaO5/CdS載鉑新型復合催化劑具有著良好的光催化分解水制氫的性能。現有的制備硫化鎘的方法主要可以分為以下三類1.采用鎘的無機鹽如硝酸鎘與硫化鈉(或通硫化氫)采用沉淀法制備這種方法制備的硫化鎘未經過高溫處理，結晶度較差，一般以立方相形態(tài)存在，因此其光催化活性也較低。另外由于反應物采用無機鹽，盡管對產物進行了清洗，仍不可避免的有大量雜質(參見中國發(fā)明專利CN1317993A，CN85100250，CN1594674)。
2.對共沉淀制備的硫化鎘進行高溫熱處理熱處理的方式通常有兩種。一種是在空氣中高溫直接熱處理，在提高硫化鎘結晶度同時會形成大量氧化鎘，一般要求后續(xù)酸溶液化學腐蝕處理來除掉氧化鎘。另一種是在氮氣保護下高溫熱處理，避免氧化鎘的形成，但對比實驗發(fā)現此法制備的硫化鎘，在空氣中的穩(wěn)定性較差，表面易被局部氧化(Journal of Photochemistry Photobiology A，1995，86，185)。
3.特殊結構和形貌硫化鎘的制備特殊結構和形貌的硫化鎘如納米棒、納米管等，這一類硫化鎘雖然被大量研究，但仍處于實驗室水平，制備方法煩瑣，保存條件苛刻并且室溫下極易聚集使其特殊結構和形貌消失。雖然實現了在低溫下液相法制備六角相硫化鎘，但結晶度普遍較差(參見中國專利CN1504825，CN1556028)。
從以上現有技術的闡述可知，一方面，傳統(tǒng)方法制備的硫化鎘在未經高溫處理時多以活性較低的立方相存在，結晶度較差，且可能存在大量雜質；而經過高溫處理后結晶度雖然得到提高，但要么需要煩瑣的后續(xù)處理清除熱處理所產生的大量副產物，要么是在空氣中的抗氧化能力變差，繼而導致在光催化制氫過程中的光腐蝕加劇。另一方面，經過多年的研究探索，盡管國際上有大量的新型可見光響應光催化劑見諸報道，但其活性普遍較低。傳統(tǒng)方法制備的硫化鎘雖然活性較高，但容易被光腐蝕的缺點限制了其在光催化制氫領域的應用。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是提供一種復合型鉭鈦酸硫化鎘HTiTaO5/CdS載鉑催化劑及其制備方法，即一種將層狀基質鉭鈦酸HTiTaO5與硫化鎘復合、載鉑后具有高的產氫活性和高穩(wěn)定性的鉭鈦酸硫化鎘HTiTaO5/CdS新型復合光催化劑及其制備方法，它可以極大地提高光催化劑催化分解水制氫的效率。
為了實現上述目的，本發(fā)明采取如下的技術方案這種層狀基質的鉭鈦酸硫化鎘HTiTaO5/CdS載鉑新型復合催化劑中，CdS質量含量為15％-25％，鉑質量含量為2％-5％，鉭鈦酸HTiTaO5質量含量為70％-80％。
制備方法按以下步驟進行1)將碳酸鉀K2CO3，二氧化鈦TiO2及氧化鉭Ta2O5按照化學計量比混合，其中加入過量的碳酸鉀K2CO3，其摩爾量為10％-30％，700℃-1000℃預燒1-2小時，研磨1-2小時后再次1000℃-1200℃煅燒12-36小時，得到鉭酸鈦鉀KTiTaO5；2)將10g鉭酸鈦鉀KTiTaO5置于250ml濃度為2-6mol/L的硝酸中，室溫下攪拌2-3天，離子交換后將所得產物用去離子水洗滌，直到洗滌殘液PH為5-7，80℃-120℃，烘干后得到層狀基質鉭鈦酸HTiTaO5；3)將5g鉭鈦酸HTiTaO5置于250ml丙胺水溶液中，體積比1∶1，40℃-60℃回流攪拌2-3天得到層狀基質的丙胺柱撐物；將層狀基質的丙胺柱撐物5g置于250ml飽和醋酸鎘溶液中，50℃-80℃回流攪拌4-8h，將隔離子交換進入HTiTaO5的層間得到隔離子柱撐的層狀基質；4)在管式爐中，將隔離子柱撐的層狀基質在硫化氫H2S氣氛中300℃-500℃煅燒硫化得到鉭鈦酸硫化鎘HTiTaO5/CdS，然后用光還原法載鉑，得到層狀基質的鉭鈦酸硫化鎘HTiTaO5/CdS載鉑復合催化劑。
所述的用光還原法載鉑的具體步驟如下1)在反應器中加入0.2g硫化鎘、犧牲劑為2g-6g Na2SO3+8g-16gNa2S混合液200ml；并加入2-12ml含鉑量為0.0005g/ml的H2PtCl6·6H2O；2.光照前向反應器中通氮氣吹掃10min-20min，以除去體系中的氧氣；3.開氙燈裝置中的電風扇以保持室溫，開磁力攪拌器，400轉/min；4.開氙燈電源，氙燈350w；5.光還原1h-3h后，關閉氙燈。
本發(fā)明的鉭鈦酸硫化鎘HTiTaO5/CdS載鉑新型復合催化劑，其光催化產氫活性得到極大提高，在空氣中的抗表面氧化及光催化反應中抗光腐蝕能力均有很大改進，遠強于傳統(tǒng)方法制備的硫化鎘。另外，該類型鉭鈦酸HTiTaO5層狀基質的熱穩(wěn)定性能極好，400℃煅燒不會引起層狀結構的坍塌。該種熱穩(wěn)定性優(yōu)良的層狀基質的存在使得其硫化過程可以在高溫下進行，提高了硫化鎘晶體的結晶度，在載鉑后光生電子與空穴得到有效分離，可見光光催化分解水產氫活性得到極大提高，在本實驗室的微型反應裝置上的最高產氫速率達到144umol/h，在420nm處的量子效率達6.3％，對可見光區(qū)光能轉換效率達1.67％。經長時間連續(xù)反應實驗檢驗活性無衰減。因此該方法所制備的鉭鈦酸硫化鎘HTiTaO5/CdS載鉑新型復合催化劑具有活性高、穩(wěn)定性好等特點。


圖1是合成的層狀基質鉭(鈮)鈦酸HTiTa(Nb)O5透射電鏡照片圖；圖1(a)是鈮鈦酸HTiNbO5的透射電鏡照片圖；圖1(b)是鉭鈦酸HTiTaO5的透射電鏡照片圖；圖2是層狀基質鉭(鈮)鈦酸HTiTa(Nb)O5的熱失重曲線，橫坐標表示溫度，縱坐標表示熱失重；圖2(a)是鉭鈦酸HTiTaO5的熱失重曲線圖；圖2(b)是鈮鈦酸HTiNbO5的熱失重曲線圖；圖3是層狀基質及其整個合成催化劑過程中中間產物的XRD圖，橫坐標表示掃描角度，縱坐標表示信號強度；圖3(a)是以鈮鈦酸HTiNbO5為層狀基質及其整個合成催化劑過程中中間產物以及最終催化劑的XRD圖。其中a為鈮鈦酸鉀KTiNbO5，b為鈮鈦酸HTiNbO5，C為鈮鈦酸丙胺柱撐物HTiNbO5/C3H7NH2，d為鈮鈦酸硫化鎘HTiNbO5/CdS；圖3(b)是以鉭鈦酸HTiTaO5為層狀基質及其整個合成催化劑過程中中間產物以及最終催化劑的XRD圖。其中a為鉭鈦酸鉀KTiTaO5，b為鉭鈦酸HTiTabO5，C為鉭鈦酸丙胺柱撐物HTiTaO5/C3H7NH2，d為鉭鈦酸硫化鎘HTiTaO5/CdS。
圖4是鉭(鈮)鈦酸硫化鎘HTiTa(Nb)O5/CdS復合催化劑的掃描電鏡照片圖；圖4(a)是鈮鈦酸硫化鎘HTiNbO5/CdS掃描電鏡照片圖；圖4(b)是鉭鈦酸硫化鎘HTiTaO5/CdS掃描電鏡照片圖；圖5是實驗室內用于驗證本發(fā)明的產氫活性的可見光催化分解水實驗系統(tǒng)圖；圖6是各種硫化鎘催化劑的光催化每小時產氫量對比圖，橫坐標為產氫量，縱坐標為催化劑種類；其中，a表示鉭鈦酸硫化鎘HTiTaO5/CdS，b表示鈮鈦酸硫化鎘HTiNbO5/CdS，c表示載鉑后的鉭鈦酸硫化鎘HTiTaO5/CdS-Pt，d表示載鉑后的鈮鈦酸硫化鎘HTiNbO5/CdS-Pt；圖7是鉭鈦酸硫化鎘HTiTaO5/CdS催化活性穩(wěn)定性表征示意圖，橫坐標表示時間，縱坐標表示產氫量。
以下結合附圖和本發(fā)明所涉鉭鈦酸硫化鎘HTiTaO5/CdS載鉑新型復合催化劑制備的最佳工藝參數、及其與其它制備方法相比較而具有的優(yōu)點等加以詳細說明。
具體實施例方式
本發(fā)明采用與耐高溫層狀基質鉭鈦酸HTiTaO5復合、高溫熱硫化的方法得到產氫活性高和穩(wěn)定性好的鉭鈦酸硫化鎘HTiTaO5/CdS載鉑催化劑，具體工藝步驟如下實施例1
1)將碳酸鉀K2CO3，二氧化鈦TiO2及氧化鉭Ta2O5按照化學計量比混合，其中加入過量的K2CO3，其摩爾量為10％，700℃預燒1小時，研磨1-2小時后再次1000℃煅燒12小時，得到鉭酸鈦鉀KTiTaO5；2)將10g鉭酸鈦鉀KTiTaO5置于250ml濃度為2mol/L的硝酸中，室溫下攪拌2天，離子交換后將所得產物用去離子水洗滌，直到洗滌殘液PH為5，80℃，烘干后得到層狀基質鉭鈦酸HTiTaO5；3)將5g鉭鈦酸HTiTaO5置于250ml丙胺水溶液中，體積比1∶1，40℃回流攪拌2天得到層狀基質的丙胺柱撐物；將層狀基質的丙胺柱撐物5g置于250ml飽和醋酸鎘溶液中，50℃-80℃回流攪拌4h，將隔離子交換進入HTiTaO5的層間得到隔離子柱撐的層狀基質；4)在管式爐中，將隔離子柱撐的層狀基質在硫化氫H2S氣氛中400℃煅燒硫化得到鉭鈦酸硫化鎘HTiTaO5/CdS，然后用光還原法載鉑，得到層狀基質的鉭鈦酸硫化鎘HTiTaO5/CdS載鉑復合催化劑。
催化劑中硫化鎘CdS質量含量為16％，鉑質量含量為4％，HTiTaO5質量含量80％。
實施例21)將碳酸鉀K2CO3，二氧化鈦TiO2及氧化鉭Ta2O5按照化學計量比混合，其中加入過量的碳酸鉀K2CO3，其摩爾量為15％，800℃預燒1小時，研磨1小時后再次1100℃煅燒24小時，得到鉭酸鈦鉀KTiTaO5；2)將10g鉭酸鈦鉀KTiTaO5置于250ml濃度為4mol/L的硝酸中，室溫下攪拌2天，離子交換后將所得產物用去離子水洗滌，直到洗滌殘液PH為6，90℃，烘干后得到層狀基質鉭鈦酸HTiTaO5；3)將5g鉭鈦酸HTiTaO5置于250ml丙胺水溶液中，體積比1∶1，50℃回流攪拌2天得到層狀基質的丙胺柱撐物；將層狀基質的丙胺柱撐物5g置于250ml飽和醋酸鎘溶液中，60℃回流攪拌5h，將隔離子交換進入HTiTaO5的層間得到隔離子柱撐的層狀基質；4)在管式爐中，將隔離子柱撐的層狀基質在硫化氫H2S氣氛中400℃煅燒硫化得到HTiTaO5/CdS，然后用光還原法載鉑，得到層狀基質的HTiTaO5/CdS載鉑復合催化劑。
催化劑中CdS質量含量為19％，鉑質量含量為2.5％，HTiTaO5質量含量78.5％。
實施例31)將碳酸鉀K2CO3，二氧化鈦TiO2及氧化鉭Ta2O5按照化學計量比混合，其中加入過量的K2CO3，其摩爾量為25％，900℃預燒2小時，研磨2小時后再次1150℃煅燒24小時，得到鉭酸鈦鉀KTiTaO5；2)將10g鉭酸鈦鉀KTiTaO5置于250ml濃度為5mol/L的硝酸中，室溫下攪拌3天，離子交換后將所得產物用去離子水洗滌，直到洗滌殘液PH為7，100℃，烘干后得到層狀基質鉭鈦酸HTiTaO5；3)將5g鉭鈦酸HTiTaO5置于250ml丙胺水溶液中，體積比1∶1，60℃回流攪拌3天得到層狀基質的丙胺柱撐物；將層狀基質的丙胺柱撐物5g置于250ml飽和醋酸鎘溶液中，70℃回流攪拌6h，將隔離子交換進入HTiTaO5的層間得到隔離子柱撐的層狀基質；4)在管式爐中，將隔離子柱撐的層狀基質在硫化氫H2S氣氛中450℃煅燒硫化得到HTiTaO5/CdS，然后用光還原法載鉑，得到層狀基質的HTiTaO5/CdS載鉑復合催化劑。
催化劑中CdS質量含量為23％，鉑質量含量為2％，HTiTaO5質量含量75％。
實施例41)將碳酸鉀K2CO3，二氧化鈦TiO2及氧化鉭Ta2O5按照化學計量比混合，其中加入過量的K2CO3，其摩爾量為30％，1000℃預燒2小時，研磨2小時后再次1200℃煅燒36小時，得到鉭酸鈦鉀KTiTaO5；2)將10g鉭酸鈦鉀KTiTaO5置于250ml濃度為6mol/L的硝酸中，室溫下攪拌3天，離子交換后將所得產物用去離子水洗滌，直到洗滌殘液PH為7，80℃-120℃，烘干后得到層狀基質鉭鈦酸HTiTaO5；3)將5g鉭鈦酸HTiTaO5置于250ml丙胺水溶液中，體積比1∶1，60℃回流攪拌3天得到層狀基質的丙胺柱撐物；將層狀基質的丙胺柱撐物5g置于250ml飽和醋酸鎘溶液中，80℃回流攪拌8h，將隔離子交換進入HTiTaO5的層間得到隔離子柱撐的層狀基質；4)在管式爐中，將隔離子柱撐的層狀基質在硫化氫H2S氣氛中500℃煅燒硫化得到HTiTaO5/CdS，然后用光還原法載鉑，得到層狀基質的HTiTaO5/CdS載鉑復合催化劑。
催化劑中CdS質量含量為25％，鉑質量含量為3％，HTiTaO5質量含量72％。
硫化氫氣體的產生可以在啟普發(fā)生器內加入250g硫化亞鐵，以恒流泵向其中緩慢加入3mol/L稀硫酸，即產生硫化氫氣體并將硫化氫氣體通入管式爐中，硫化氫尾氣以濃度為2mol/L的氫氧化鈉溶液處理。
圖1(a)、(b)給出合成基質的掃描電鏡圖像，圖中清晰地反映了基質HTiTa(Nb)O5的層狀結構。
圖2給出了HTiTa(Nb)O5的熱失重曲線，由圖看出在150℃-400℃之間HTiTaO5具有著良好的熱穩(wěn)定性能。結合熱穩(wěn)定性能，以及硫化鎘相變溫度，選用400℃作為后面流化過程中的處理溫度。
圖3(a)、(b)為層狀基質及其整個合成成催化劑過程中中間產物的XRD圖。從圖中可以清晰地看到基質(002)晶面的特征衍射峰隨著層間柱撐物的變化發(fā)生明顯的移動，當柱撐丙胺后(002)面層間距最大。其中基質的XRD圖存在3級衍射峰，證明了合成基質的均一性，這點與圖4HTiTaO5/CdS掃描電鏡照片相符合。從圖4中可以看到均一的層狀結構的HTiTaO5/CdS。
Pt作為助催化劑可極大提高整個體系的光催化產氫速率。實驗中采用光還原法將Pt負載在硫化鎘表面，光還原過程不加濾光片，采用紫外光照射。具體載Pt步驟如下1.在容積為250ml的反應器中加入0.2g催化劑，犧牲劑采用4.5g Na2SO3+12gNa2S混合液200ml；加入8ml含鉑量為0.0005g/ml的H2PtCl6·6H2O(Pt源)2.光照前向反應器中通氮氣吹掃15min，以除去體系中的氧氣；3.開氙燈裝置中的電風扇保持室溫，開磁力攪拌器400轉/min；4.開氙燈電源，氙燈350w；5.光還原3h后，關閉氙燈。
1.光催化產氫性能評價本發(fā)明所有有關可見光催化分解水制氫性能的測試與驗證實驗均在圖5所示實驗系統(tǒng)中完成，圖5(a)、(b)實驗系統(tǒng)主要包括以下幾個部分Pyrex玻璃反應器，磁力攪拌器，截止型濾光片(λ≥430nm，透光率65％)以及300W氙燈裝置。300W氙燈裝置主要包括一個氙燈控制箱，一個300W氙燈，一個反光瓦和一臺小型電風扇。由于氙燈工作時會伴隨大量的熱放出，所以后部加裝了一個電風扇進行風冷，實際測定光催化反應體系的溫度恒定在35±5℃。
實驗步驟1.在容積為250ml的反應器中加入0.2g催化劑，犧牲劑采用4.5g Na2SO3+12gNa2S混合液200ml；加入8ml含鉑量為0.0005g/ml的H2PtCl6·6H2O(Pt源)
2.光照前向反應器中通氮氣吹掃15min，以除去體系中的氧氣；3.開氙燈裝置中的電風扇保持室溫，開磁力攪拌器400轉/min；4.開氙燈電源，氙燈350w；5.光還原3h后，關閉氙燈；5)反應每經過1小時，在反應器中取100μL氣體注射到氣相色譜儀中進行氣體組成及成分分析(北京市北分儀器技術公司生產的SP-2100型氣相色譜儀，TCD檢測器，5A分子篩柱)，產生氣體以排水集氣法收集并定量。
6)反應10h后，真空泵對體系進行排空，重復步驟2。
圖6為催化劑可見光催化產氫結果，產氫條件催化劑0.2g，反應液200ml，光源300W Xe燈(λ≥430nm，透光率65％)犧牲劑4.5g Na2SO3+12gNa2S。
圖中，(a)HTiTaO5/CdS，(b)HTiNbO5/CdS，(c)HTiTaO5/CdS-Pt，(d)HTiNbO5/CdS-Pt，由圖可見，本發(fā)明所制備的HTiTaO5/CdS-400載鉑新型復合催化劑產氫活性高于熱穩(wěn)定性能差的層狀基質。圖6中，在光還原負載Pt后，本方法制備的HTiTaO5/CdS-400載鉑催化劑產氫活性提高更加明顯，最高產氫達到144umol/h；圖7中HTiTaO5/CdS載鉑催化劑反應18h活性未見衰減。作為對比，各催化劑產氫性能的實驗數據圖中也列出了HTiNbO5/CdS載鉑催化劑的活性，從圖可知，由于HTiNbO5的熱穩(wěn)定性能差，以HTiNbO5為基質的催化劑的產氫效率都沒有以HTiTaO5為基質的催化劑的產氫效率高。這充分說明使用本發(fā)明所提出的方法制備得到的催化劑可以高效地分離光生電子與空穴，提高了催化劑的產氫活性。
2.催化劑效率評價催化劑量子效率及光能轉換效率計算公式如下光催化反應的產氫表觀量子效率由下式進行計算
能量轉化效率可以用下式來估算ηc=ΔGP0RPEsA---(2)]]>式(2)中的ΔGP0表示產生氫的反應的標準Gibbs自由能，RP是產生標準態(tài)氫氣的速率，Es是入射光強度，A為受輻射面積。在水的分解反應中，每產生一分子氫，要轉移兩個電子，在298K時反應的標準Gibbs能ΔGH20＝237kJ/mol。
催化劑的光催化制氫的量子效率采用單線光法測定。300W氙燈光源加裝主波長為420nm的帶通型濾光片獲得420±5nm的單線光。使用光強輻照計(北京師范大學光電儀器廠生產，型號為UV-B型)附帶的FZ-A型(λ400-1000nm)探頭測得加420nm帶通濾光片后300W氙燈的平均透過單位光強為W＝3.52mW/cm2。因反應器的有效照射面積為A＝πR2＝π*22＝12.56cm2。由Q＝WA可算得平均透過光能為Q＝4.42*10-2W。采用420nm帶通型濾光片以300W氙燈做光催化產氫試驗，測得產氫速率為3.1ml/h。在加裝帶通型濾光片后，因氙燈光源僅有420±5nm范圍的光子可透過，光強大為降低，故產氫量比采用截止型濾光片獲得λ≥430nm的全波段光源產氫有明顯下降。由式(1)算得HTiTaO5/CdS-400載鉑新型復合催化劑在420nm處產氫量子效率為6.3％。對于所使用的300W氙燈，由2式算得Pt負載CdS-S-400-400光催化劑在λ≥430nm的可見光全波段區(qū)域光能轉換效率為1.67％。
權利要求
1.復合型鉭鈦酸硫化鎘HTiTaO5/CdS載鉑催化劑，其特征在于，催化劑中硫化鎘CdS質量含量為15％-25％，鉑質量含量為2％-5％，鉭鈦酸HTiTaO5質量含量為70％-80％。
2.一種復合型鉭鈦酸硫化鎘HTiTaO5/CdS載鉑催化劑的制備方法，其特征在于，按以下步驟進行1)將碳酸鉀K2CO3，二氧化鈦TiO2及氧化鉭Ta2O5按照化學計量比混合，其中加入過量的碳酸鉀K2CO3，其摩爾量為10％-30％，700℃-1000℃預燒1-2小時，研磨1-2小時后再次1000℃-1200℃煅燒12-36小時，得到鉭酸鈦鉀KTiTaO5；2)將鉭酸鈦鉀KTiTaO5置于2-6mol/L的硝酸中，室溫下攪拌2-3天，離子交換后將所的產物用去離子水洗滌，直到洗滌殘液PH為5-9，80℃-120℃烘干后得到層狀基質鉭鈦酸HTiTaO5；3)將鉭鈦酸HTiTaO5置于丙胺水溶液中，體積比1∶1，40℃-60℃回流攪拌2-3天得到層狀基質的丙胺柱撐物；將層狀基質的丙胺柱撐物置于飽和醋酸鎘溶液中，50℃-80℃回流攪拌4-8h，將隔離子交換進入HTiTaO5的層間得到隔離子柱撐的層狀基質；4)在管式爐中，將隔離子柱撐的層狀基質在硫化氫H2S氣氛中300℃-500℃煅燒硫化得到鉭鈦酸硫化鎘HTiTaO5/CdS，然后用光還原法載鉑，得到層狀基質的鉭鈦酸硫化鎘HTiTaO5/CdS載鉑新型復合催化劑。
3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的用光還原法載鉑的具體步驟如下1)在容積為250ml反應器中加入0.2g鉭鈦酸硫化鎘HTiTaO5/CdS、犧牲劑為2g-6g Na2SO3+8g-16gNa2S混合液200ml；并加入適量4-12ml鉑含量為0.0005g/ml的氯鉑酸H2PtCl6·6H2O；2)光照前向反應器中通氮氣吹掃10min-20min，以除去體系中的氧氣；3)開氙燈裝置中的電風扇保持室溫，開磁力攪拌器300-500轉/min；4)開氙燈電源，350w氙燈；5)光還原1h-3h后，關閉氙燈。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有高產氫活性和高穩(wěn)定性的層狀基質的HTiTaO
文檔編號B01J37/30GK1803278SQ20061004170
公開日2006年7月19日 申請日期2006年1月19日 優(yōu)先權日2006年1月19日
發(fā)明者郭烈錦, 周海淵 申請人:西安交通大學