專利名稱：一種光還原水制氫催化劑的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于太陽能制氫領域，具體的說，是關于一種光還原水制氫催化劑的制備方法。
背景技術：
隨著社會的日益發(fā)展，人們對能源的需求量不斷增加。而作為能源主要來源的化石燃料正在日益枯竭。為了解決這一問題，人們將目光轉移至太陽能。將太陽能轉換成氫能源不但可以滿足人們對能源的需求，還可以解決溫室效應、環(huán)境污染等一系列問題。因此， 如何快速、高效地將太陽能轉換成氫能成為了人們所關注的焦點。目前，利用紫外光的光催化制氫材料已基本可以滿足實際應用的要求，利用可見光的催化劑也得到了長足的發(fā)展。尤其是，人們將納米技術引入到光催化制氫領域后，得到了一系列具有應用前景的納米光催化劑。但是，目前所使用的納米光催化劑的制備方法主要包括以下步驟一、制備碳納米管-金屬鹽前驅體；二、在碳納米管上負載CuO;三、將碳納米管-CuO與敏化劑一起浸泡，獲得敏化劑-碳納米管-CuO (催化劑)；其中最關鍵的是在碳納米管上負載CuO?，F有方法中往往通過煅燒的方法，例如CN 102039131A中公開的方法，煅燒的溫度很高，接近400°C，這樣很可能會對碳納米管的活性結構產生破壞，從而影響催化劑的催化活性。現有方法大都存在產量較低、反應條件苛刻、反應時間長、成本較高等缺點，很難進行大規(guī)模生產。這限制了其在實際中的應用。因此，建立一條操作簡單、成本低廉、反應條件溫和、可大規(guī)模制備的納米催化劑制備路線對于其應用具有重要意義。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就在于改進現有光還原水制氫催化劑的制備方法所存在的缺點和不足，從而提供一種新的制備方法。本發(fā)明的第二個目的在于提供按所述方法獲得的催化劑。本發(fā)明的第三個目的在于提供所述催化劑用于還原水制氫的應用。根據本發(fā)明，所述光還原水制氫催化劑的制備方法，包括制備碳納米管-金屬鹽前驅體，在碳納米管上負載CuO，以及將碳納米管-CuO與敏化劑一起浸泡，獲得敏化劑-碳納米管-CuO，其中，所述在碳納米管上負載CuO是通過機械研磨的方式。根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述研磨是通過將碳納米管-金屬鹽前驅體與氫氧化鈉混合后，在滴加去離子水的同時進行研磨。優(yōu)選的，所述研磨的時間為30min-3小時。根據本發(fā)明，所述在碳納米管上負載CuO還包括將研磨的產物烘干后進行活化的步驟。優(yōu)選的，所述烘干的溫度為40 70°C。所述活化的溫度為100 200°C，時間為3_8 小時。根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述制備碳納米管-金屬鹽前驅體的步驟中，使用的金屬鹽選自氯化銅、醋酸銅、硫酸銅以及硝酸銅。所述敏化劑為曙紅Y。根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述將碳納米管-CuO與敏化劑一起浸泡的步驟中，浸泡的時間為20min-3小時。本發(fā)明的方法方法具有產率高、反應條件溫和、操作簡便、成本低等特點，并且有可能在大規(guī)模制備方面得到應用。利用本發(fā)明所制備的催化劑在犧牲劑三乙醇胺存在的條件下對于可見光還原水制氫反應具有較高的制氫活性，可用于可見光催化還原水制取氫氣。在太陽光還原水制氫方面具有一定的應用價值。


圖I為活化后的負載有CuO的MWNTs的TEM照片。圖2為活化后的載有CuO的MWNTs的XPS譜。圖3為活化后的有CuO的MWNTs的XRD圖。圖4 為活化后的 MWNTs-CuO 和 Eosin Y-MWNTs-CuO 的 FT-IR 光譜。
具體實施例方式以下結合具體實施例，對本發(fā)明作進一步詳細說明。應理解，以下實施例僅用于說明本發(fā)明而非用于限定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的上下文中，術語“活化”是指低溫熱處理(100 200°C )催化劑使其失水，進而具有催化活性。術語“敏化劑”是指使催化劑具有可見光催化活性的有機染料。以下實施例中所使用的碳納米管(MWNTs)、敏化劑曙紅Y等均可以通過市售獲得。實施例I 5、光還原水制氫催化劑的制備按以下步驟，以表I中所列的條件，制備光還原水制氫催化劑一、將5g碳納米管(MWNTs)、40mL O. Imol *L_1的銅鹽水溶液加入到IOOmL的燒杯中。室溫下攪拌Ih后，將水蒸干，得到碳納米管-金屬鹽前驅體。二、將碳納米管-金屬鹽前驅體與8mmol的氫氧化鈉混合均勻后，在滴加去離子水的同時，在瑪瑙研缽中研磨該混合物2h。三、在40 70°C下將所得產物烘干后，于100 200°C下活化6h，制得負載有CuO 的 MWNTs。四、將60mg碳納米管-CuO體系放入到含有曙紅Y (Eosin Y，60mg)的溶液中 (60mL)，在N2保護下浸泡20min 3h，得到曙紅-碳納米管-CuO催化劑。其中曙紅、碳納米管、CuO的質量比為I : 0.94 : O. 06ο表I、光還原水制氫催化劑的制備
權利要求
1.一種光還原水制氫催化劑的制備方法，包括制備碳納米管-金屬鹽前驅體，在碳納米管上負載CuO，以及將碳納米管-CuO與敏化劑一起浸泡，獲得敏化劑-碳納米管-CuO，其特征在于所述在碳納米管上負載CuO是通過機械研磨的方式。
2.如權利要求I所述的方法，其特征在于所述研磨是通過將碳納米管-金屬鹽前驅體與氫氧化鈉混合后，在滴加去離子水的同時進行研磨。
3.如權利要求I或2所述的方法，其特征在于所述研磨的時間為30min-3小時。
4.如權利要求I所述的方法，其特征在于所述在碳納米管上負載CuO還包括將研磨的產物烘干后進行活化的步驟。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于所述烘干的溫度為40 70°C。
6.如權利要求4所述的方法，其特征在于所述活化的溫度為100 200°C，時間為3-8 小時。
7.如權利要求I所述的方法，其特征在于所述制備碳納米管-金屬鹽前驅體的步驟中，使用的金屬鹽選自氯化銅、醋酸銅、硫酸銅以及硝酸銅。
8.如權利要求I所述的方法，其特征在于所述敏化劑為曙紅Y。
9.如權利要求I所述的方法，其特征在于所述將碳納米管-CuO與敏化劑一起浸泡的步驟中，浸泡的時間為20min-3小時。
10.如權利要求I 9中任一項所述的方法獲得的催化劑。
11.如權利要求10所述的催化劑用于還原水制氫。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光還原水制氫催化劑的制備方法，包括制備碳納米管-金屬鹽前驅體，在碳納米管上負載CuO，以及將碳納米管-CuO與敏化劑一起浸泡，獲得敏化劑-碳納米管-CuO，其特征在于所述在碳納米管上負載CuO是通過機械研磨的方式。本發(fā)明使用研磨法使銅鹽與NaOH反應，然后在低溫下進行活化，從而將CuO負載在碳納米管上。反應條件溫和、操作簡便，制氫效率高。而且，投料量可以在克量級，所得到的產物也在克量級。因而在太陽光還原水制氫方面具有一定的應用價值。
文檔編號B01J31/28GK102600901SQ20121004934
公開日2012年7月25日 申請日期2012年2月28日 優(yōu)先權日2012年2月28日
發(fā)明者尹蝶兒, 康詩釗, 張力, 李向清, 穆勁 申請人:華東理工大學