專利名稱:一種含有雙助催化劑的光催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于光催化技術(shù)領(lǐng)域,涉及ー種含有雙助催化劑的光催化劑的制備方法。
背景技術(shù):
1972年Fujishima-Honda效應(yīng)的發(fā)現(xiàn),掲示了利用太陽能分解水制氫或者說將太陽能直接轉(zhuǎn)換為化學(xué)能的可能性,也預(yù)示今后的能源問題可由取之不盡、用之不完的太陽能和水而獲得解決。但長期困擾太陽能光解水制氫研究的主要問題在于人們所發(fā)現(xiàn)和研制的光催化劑大多僅在紫外光區(qū)穩(wěn)定有效,而紫外光僅占太陽光總能譜的4% ;能夠在可見光區(qū)使用的光催化劑不但催化活性低,而且?guī)缀醵即嬖诠飧g現(xiàn)象,能量轉(zhuǎn)化效率低,同時缺乏能夠使光生電荷與空穴有效分離,并阻止產(chǎn)出的氫氣和氧氣重新結(jié)合等逆反應(yīng)發(fā)生合適的光催化體系。因此尋找和制備高效穩(wěn)定低成本的可見光催化劑,構(gòu)建有效的光解水制氫體系成為太陽能光解水制氫技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。近年來,對可見光催化劑的研究主要集中NaTa03、TiO2, ZnO、CdS及其貴金屬摻雜上。Science和Nature也連續(xù)報道了可見光催化劑研究方面所取得的一系列重要進展。雖然科研工作者在可見光光催化劑分解水制氫方面做了很多工作,但在當(dāng)前光催化分解水的研究中,能在可見光下完全分解水的光催化劑仍較少。CdS、ZnS、CuS等是典型的II B- VI A族半導(dǎo)體材料,由于CdS本身具有可見光響應(yīng)和帶隙能小等優(yōu)點,其優(yōu)越的光催化性能已引起國內(nèi)外科學(xué)家們的廣泛關(guān)注,成為研究的熱點。CdS作為本征n型半導(dǎo)體材料,由于具有直接躍遷能級結(jié)構(gòu)、離子鍵成分大而使其具有優(yōu)異的光、電性質(zhì),在光吸收、光致發(fā)光、光電轉(zhuǎn)換、非線性光學(xué)、光催化等方面表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢,在發(fā)光二極管、太陽能電池、傳感器、紅外窗ロ材料、生物標(biāo)記材料等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。由于CdS、ZnS、CuS等易發(fā)生光解腐蝕,這就限制了其在光解水制氫方面的應(yīng)用。但通過向CdS、ZnS、CuS等擔(dān)載助催化劑后則具有更好的光催化分解水產(chǎn)氫活性。在光催化反應(yīng)中,助催化劑對光催化反應(yīng)中光生電子空穴的分離、光解水制氫的量子效率起著至關(guān)重要的作用。近年來,雙助催化劑被發(fā)現(xiàn)在解決光生電子空穴和提高產(chǎn)氫量子效率方面具有特殊的優(yōu)勢,其協(xié)同作用使電子空穴易于分離并可能完全分解水產(chǎn)生計量比的氫氣和氧氣。目前,擔(dān)載的絕大多數(shù)助催化劑仍是貴金屬,而大量使用貴金屬導(dǎo)致制備光催化劑的成本増加,因此若能使貴金屬助催化劑循環(huán)利用,降低成本,經(jīng)濟高效,將有著廣闊的應(yīng)用前景。縱觀自然界可發(fā)現(xiàn),自然界經(jīng)過上億年的進化,有許多值得人類借鑒的方面:從成分角度看,許多生物的活性組分能夠在極其溫和的條件下引導(dǎo)納米顆粒的合成和組裝,并直接與之復(fù)合構(gòu)成性能優(yōu)異的天然納米復(fù)合材料;從結(jié)構(gòu)角度看,生物創(chuàng)造出了各式各樣的集多功能為一體的精巧結(jié)構(gòu),其中一些微納米級有序結(jié)構(gòu)迄今為止還難以通過仿生手段實現(xiàn)。因此,利用天然生物材料,通過生物模板作用過程,即利用生物分子特定化學(xué)官能團在制備過程中的誘導(dǎo)或限制作用,合成具有精細分級結(jié)構(gòu)的新型功能材料,是近年來科學(xué)研究的重要方向。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題,提供ー種含有雙助催化劑的光催化劑的制備方法。含有雙助催化劑的光催化劑的制備方法,包括以下エ藝步驟:
(I)天然蛋白纖維的改性處理:將天然蛋白纖維清洗干凈,在こ醇溶液中浸泡2、h,清洗,干燥后剪碎;浸泡于KMnO4與NaCl的混合溶液中,調(diào)節(jié)溶液pH=2.0 5.0,于35 55°C攪拌處理0.5 2.5 h,清洗后再浸于Na2SO3與こ酸的混合溶液中,于35飛5°C下處理5 25min,洗漆,干燥;
所述天然蛋白纖維為羊毛、牛毛、絲綿、棉花或蠶絲。所述こ醇溶液的質(zhì)量濃度為40% 80%。所述KMnO4與NaCl的混合溶中,KMnO4的濃度為2 8 g/L,NaCl的濃度為20 35 g/し所述Na2SO3與こ酸的混合溶液中,Na2SO3的濃度為1(T30 g/L,こ酸的濃度為5 15mol/し(2)天然蛋白纖維-貴金屬配合物的制備:將改性處理的天然蛋白纖維置于濃度為0.2 1.5mol/L的PdCl2或PtCl2水溶液中,在室溫下浸泡6 24 h,溶液由渾濁變成無色透明溶液,過濾、 洗滌、干燥,得到天然蛋白纖維-貴金屬配合物。所述PdCl2水溶液中,天然蛋白纖維與PdCl2的質(zhì)量比為1:廣10:1。(3)光催化劑的制備:將天然蛋白纖維-貴金屬配合物充分分散于蒸餾水中,向其中加入濃度為0.2 1.0 mol/L的Na2S溶液,攪拌20 50 min后,再加入濃度為0.2 1.0 mol/L的Cd (NO3) 2或ZnCl2溶液,繼續(xù)攪拌0.5^2.5 h,得混合溶液;然后將混合溶液超聲處理15^45 min后,在50 100で下攪拌反應(yīng)0.5 ^2.5 h ;離心,洗滌固體沉淀;烘干、研磨,得到光催化劑。天然蛋白纖維-貴金屬配合物與Na2S的質(zhì)量比為0.005:1 1:1 天然蛋白纖維-貴金屬配合物與Cd(NO3)2的質(zhì)量比為0.5:100^10:1OO0天然蛋白纖維-貴金屬配合物與ZnCl2的質(zhì)量比為0.3:10(Tl5:100。所述混合溶液的超聲處理是在5(Tl00 Hz的超聲波下進行。下面天然羊毛但載貴金屬Pd的配合物及制備的制備CdS以通過SEM、XPS、TEM、EDX、XRD以及紫外漫反射對本發(fā)明的羊毛-Pd( II )配合物及WPC系列樣品的結(jié)構(gòu)和性能進行說明。1、SEM 圖
圖1為天然羊毛(A)、處理后的羊毛(B)以及羊毛-Pd( II )配合物(C)的SEM圖。從圖1的比較可以看出,天然羊毛的表面覆蓋著ー層層毛鱗片。為了使Pd更加牢固的負(fù)載于羊毛表面,需要對ー層層的毛鱗片進行改性處理。經(jīng)處理后的羊毛纖維表面的毛鱗片消失,表面比較光滑。-PcK II )負(fù)載到處理后的羊毛上形成羊毛-Pd( II )配合物,表面有很多細小的顆粒,且顆粒的分布較均勻。2、XPS 分析
圖2、3、4分別為羊毛-Pd( II )配合物、本發(fā)明制備的光催化劑樣品(記為WPC3.0)在光催化反應(yīng)前、后的XPS圖譜。圖2羊毛-Pd( II )配合物的XPS圖譜可以看到,Pd 3J分別位于338.0O eV (Pd 3t/5/2)和343.15 eV (Pd 3t/3/2),表明催化劑中的Pd為+2價,即所制備的催化劑為羊毛-Pd( II )。另外,ICP測得羊毛-Pd( II )配合物中Pd含量為11.74%。對比光催化反應(yīng)前后樣品WPC3.0的XPS圖譜發(fā)現(xiàn),反應(yīng)前、后Pd (0)與Pd( II )的Pd M的結(jié)合能基本保持不變,并且在樣品中所占的比例也基本不變。WPC3.0在光催化反應(yīng)前Pd°57%、Pd2+43%,光催化反應(yīng)后Pd° 56.7%、Pd2+ 43.3%。這表明制備的樣品具有良好的穩(wěn)定性。3、TEM 和 EDX
圖5、6分別為本發(fā)明制備的樣品WPC3.0的低倍、高倍TEM。計算圖6中晶紋間距為
0.336 nm,正好與CdS的(111 )晶面是對應(yīng)的。但是從圖5、6中并沒有明顯的看到Pd和PdS,這主要是因為在制備CdS時加入的羊毛-Pd( II )的量很少,并且Pd在羊毛上的含量也僅為10%左右。圖7為本發(fā)明制備的樣品WPC3.0的EDX圖。雖然在TEM圖上沒有看到Pd和PdS,但是我們進行EDX測試后發(fā)現(xiàn),樣品WPC3.0中明顯的含有Pd元素,這說明反應(yīng)過程中向CdS引入了雙助催化劑Pd和PdS。4、XRD 測試
圖8為本發(fā)明制備的含有雙助催化劑的WPC系列樣品的XRD測試圖。其中WPC的尾數(shù)0、0.5、1.0……5.0分別為光催化劑WPC中羊毛-Pd( II )質(zhì)量的含量。從圖8可以看出,純CdS即WPCO的衍射峰分別為(111),(220),(311)和(331),與標(biāo)準(zhǔn)卡片JCPDS cardn0.10-0454所對應(yīng),晶體類型是方硫鎘礦型。WPC系列樣品的晶型結(jié)構(gòu)很相似,說明Pd(O)與Pd (II)的引入并沒有影響CdS的晶型結(jié)構(gòu),這主要是因為Pd的含量很低。5、不同Pd含量的WPC樣品的平均產(chǎn)氫率
分別稱取Cd(Ac)2 *2H20(20 mL,0.01 M)質(zhì)量0.5%、1%、2%、3%、4%及5%的羊毛-Pd( II)。首先將羊毛-Pd( II )放入20 mL的蒸餾水中超聲10 min,接著用恒壓低液漏斗向其中逐滴滴入Na2S (20 mL,0.01 M),然后在不斷攪拌下逐滴滴入Cd (Ac) 2 2H20 (20 mL,0.01 M)。60°C下磁力攪拌10 min,在再超聲波功率IOOHz下超聲30 min ;然后將其轉(zhuǎn)移至100 mL的圓底燒瓶中,80°C下回流加熱2h。最后將得到的溶液在8000轉(zhuǎn)/ min下離心得到檸檬黃色沉淀,用二次蒸餾水洗滌10次,再用こ醇洗滌2次,80°C下干燥12 h,后經(jīng)研磨得到含有雙助催化劑 Pd 和 PdS 的 WPC 系列樣品,記為 WPC0、WPC0.5、WPC1.0、WPC2.0、WPC3.0、WPC4.0、WPC5.0。進行光催化反應(yīng)時,0.5 M Na2S和0.5M Na2SO3混合溶液作為犧牲劑,500 W的氙燈作為光源,用0.1 M的NaNO2溶液作為濾光片除去紫外部分的光,模擬可見光下(入>300 nm)的光催化反應(yīng)。向反應(yīng)器中分別加入0.15 g的WPC系列樣品,取100 mL犧牲劑加入其中,在模擬的可見光下照射,姆隔ー小時測一次樣品的產(chǎn)氫情況。圖9為WPC系列樣品的平均產(chǎn)氫率比較圖。從圖9中可以看到,WPC3.0的平均產(chǎn)氫率最高,達到了 1964 ii mol/h,而WPCO (純CdS)平均產(chǎn)氫率僅為232 y mol/h,WPC3.0的平均產(chǎn)氫率幾乎是WPCO的8.5倍。大量實驗表明,羊毛-Pd( II )的引入,能夠大大的提高ZnS、CdS的產(chǎn)氫效率。如純ZnS樣品的平均產(chǎn)氫率約為260 ymol/h,但是引入羊毛-Pd( II )后制得的ZnS樣品的平均產(chǎn)氫率約為1800 ymol/h ;純CdS樣品的平均產(chǎn)氫率約為230 y mol/h,但是引入羊毛-Pt( II )后制得的CdS樣品的平均產(chǎn)氫率約為1300 ilmol/h。6、羊毛-Pd( II )的可循環(huán)測試
通過產(chǎn)氫測試比較發(fā)現(xiàn),WPC3.0的產(chǎn)氫情況最好。因此,將第一次制備WPC3.0時的羊毛-Pd( II )取出,用同樣的制備方法,依次循環(huán)制取四次WPC3.0,也就是將羊毛-Pd( II )循環(huán)了四次。在同樣的光催化實驗中,測試它們的產(chǎn)氫情況。圖10為羊毛-Pd( II )循環(huán)四次制備的WPC3.0的平均產(chǎn)氫率。從圖10可以看到,第一次羊毛-Pd( II )制備的WPC3.0的平均產(chǎn)氫率為1964iimol/h,循環(huán)四次后的平均產(chǎn)氫率為1686i!m0l/h,由此可見,羊毛-Pd( II )循環(huán)利用四次后平均產(chǎn)氫率下降的并不多。說明羊毛-Pd( II )具有可循環(huán)性,并且循環(huán)多次后制備的WPC3.0平均產(chǎn)氫率依然很高。綜上所述,將貴金屬(Pd、Au、Rh、Pt、Ag等)擔(dān)載到天然蛋白纖維(羊毛、絲綿、棉花、牛毛、蠶絲等)上形成的貴金屬配合物,在制備傳統(tǒng)光催化劑(CdS、ZnS、CuS等)時將其加入,從而向反應(yīng)體系中引入雙助催化劑,有效分開光生電子空穴對,減少光生電子空穴的復(fù)合,顯著提高了傳統(tǒng)光催化劑(CdS、ZnS、CuS)的傳統(tǒng)光催化劑的產(chǎn)氫效率和光催化活性,而且使得貴金屬能夠循環(huán)重復(fù)使用,節(jié)約成本,安全無毒,符合綠色環(huán)保的主題,具有較好的應(yīng)用前景。
圖1為天然羊毛、處理后的羊毛以及羊毛-Pd( II )配合物的SEM 圖2為羊毛-Pd( II )配合物的XPS 圖3為光催化反應(yīng)前WPC3.0的XPS 圖4為光催化反應(yīng)后WPC3.0的XPS 圖5為本發(fā)明制備的光催化劑WPC3.0的TEM (低倍);
圖6為本發(fā)明制備的光催化劑WPC3.0的TEM (高倍);
圖7本發(fā)明制備的光催化劑WPC3.0的EDX 圖8為本發(fā)明制備的含有雙助催化劑的CdS系列樣品的XRD測試圖 9 為本發(fā)明制備的 WPC0.WPC0.5,WPC1.0.WPC2.0.WPC3.0、WPC4.0 以及 WPC5.0 的平均產(chǎn)氫率;
圖10為本發(fā)明制備的羊毛-Pd( II )循環(huán)四次制備的WPC3.0的平均產(chǎn)氫率。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發(fā)明含有雙助催化劑的光催化劑的制備方法及性能作詳細的說明。實施例1
(I)羊毛的改性處理:稱取2g羊毛,清洗干凈,浸泡在50%的こ醇溶液中回流6 h。干燥后剪碎;浸泡在100ml KMnO4和NaCl的混合溶液中(濃度為KMnO4 3g/L,NaCl濃度為25g/L),調(diào)溶液pH值為2.0,于45°C攪拌Ih,此時羊毛逐漸由白色變?yōu)樯钭厣?。再將羊毛浸泡?0 ml Na2SO3和こ酸的混合溶液中(Na2SO3的濃度為20 g/L,こ酸的濃度為10 mol/L),于50で下攪拌10 min,羊毛逐漸由深棕色變?yōu)榘咨幌礈?,干燥后備用?2)羊毛-Pd( II )的制備:稱取I g處理后的羊毛,在室溫下,浸泡于150 ml 0.4mol/L PdCl2水溶液中20 h后,羊毛由白色變?yōu)榧t棕色,渾濁的紅棕色溶液變成無色透明溶液;過濾、洗滌、干燥,得到羊毛-Pd( II )配合物。(3)光催化劑的制備:取0.09 g的羊毛-Pd( II )配合物,加入20 mL蒸餾水,接著用恒壓低液漏斗向其中逐滴滴入Na2S (20 mL,0.01 M),在不斷攪拌下逐滴滴入Cd (Ac) 2 2H20 (20 mL,0.01 M)。60°C下磁力攪拌10 min,在再超聲波功率IOOHz下超聲30 min ;然后將其轉(zhuǎn)移至100 mL的圓底燒瓶中,80°C下回流加熱2 h。最后將得到的溶液在8000轉(zhuǎn)/ min下離心得到檸檬黃色沉淀,用二次蒸餾水洗滌10次,再用こ醇洗滌2次,80°C下干燥12 h,后經(jīng)研磨得到含有雙助催化劑Pd和PdS的CdS,即為前面樣品的WPC3.0。進行光催化反應(yīng)時,0.5 M Na2S和0.5M Na2SO3混合溶液作為犧牲劑,光源是500W的氙燈,用0.1 M的NaNO2溶液作為濾光片除去紫外部分的光,模擬可見光下(入> 300nm)的光催化反應(yīng)。向反應(yīng)器中加入制備的0.15 g樣品,取100 mL犧牲劑加入其中,在模擬的可見光下照射,姆隔ー小時測一次樣品的產(chǎn)氫情況。在進行光催化產(chǎn)氫實驗后發(fā)現(xiàn),CdS的平均產(chǎn)氫1964 ii mol/h,而純CdS平均產(chǎn)氫率僅為232 u mol/h, WPC3.0的平均產(chǎn)氫率幾乎是WPCO的8.5倍。實施例2
(I)羊毛的改性處理:稱取2g羊毛,清洗干凈,浸泡在50%的こ醇溶液中回流6 h。干燥后剪碎;浸泡在100ml KMnO4和NaCl的混合溶液中(濃度為KMnO4 3g/L,NaCl濃度為25g/L),調(diào)溶液pH值為2.0,于45°C攪拌Ih,此時羊毛逐漸由白色變?yōu)樯钭厣?。再將羊毛浸泡?0 ml Na2SO3和こ酸的混合溶液中(Na2SO3的濃度為20 g/L,こ酸的濃度為10 mol/L),于50で下攪拌10 min,羊毛逐漸由深棕色變?yōu)榘咨?;洗滌,干燥后備用?2)羊毛-Pd( II )的制備:稱取I g處理后的羊毛,在室溫下,浸泡于150 ml 0.4mol/L PdCl2水溶液中20 h后,羊毛由白色變?yōu)榧t棕色,渾濁的紅棕色溶液變成無色透明溶液;過濾、洗滌、干燥,得到羊毛-Pd( II )配合物。(3)光催化劑的制備:稱取0.09g的羊毛-Pd( II ),放入20 mL的蒸餾水中超聲
10min,接著向其中用恒壓低液漏斗逐滴滴入Na2S (20 mL, 0.01 M),然后在不斷攪拌的情況下用恒壓低液漏斗逐滴滴入ZnCl2溶液(20 mL,0.01 M)。60°C下磁力攪拌10 min,在超聲波功率為IOOHz下超聲30 min。再將其轉(zhuǎn)移至100 mL的圓底燒瓶中80°C下回流加熱2h。最后將得到的溶液在8000轉(zhuǎn)/ min下離心得到產(chǎn)物,用二次蒸餾水洗滌10次,再用こ醇洗滌2次,80°C下干燥12 h,后經(jīng)研磨得到含有雙助催化劑Pd和PdS的ZnS樣品。進行光催化反應(yīng)時,0.5 M Na2S和0.5M Na2SO3混合溶液作為犧牲劑,光源是500W的氙燈,用0.1 M的NaNO2溶液作為濾光片除去紫外部分的光,模擬可見光下(入> 300nm)的光催化反應(yīng)。向反應(yīng)器中加入制備的0.15 g樣品,取100 mL犧牲劑加入其中,在模擬的可見光下照射,姆隔ー小時測一次樣品的產(chǎn)氫情況。在進行光催化產(chǎn)氫實驗后發(fā)現(xiàn),純ZnS樣品的平均產(chǎn)氫率約為260 iimol/h,但是引入羊毛-Pd ( II )后制得的ZnS樣品,其平均產(chǎn)氫率約為1800 ii mol/h。因此,在制備ZnS的過程中,加入羊毛-Pd( II )后,能夠大大的提高ZnS的產(chǎn)氫效率。實施例3
(I)羊毛的改性處理:稱取2g羊毛,清洗干凈,浸泡在50%的こ醇溶液中回流6 h。干燥后剪碎;浸泡在100ml KMnO4和NaCl的混合溶液中(濃度為KMnO4 3g/L,NaCl濃度為25g/L),調(diào)溶液pH值為2.0,于45°C攪拌Ih,此時羊毛逐漸由白色變?yōu)樯钭厣T賹⒀蛎菰?0 ml Na2SO3和こ酸的混合溶液中(Na2SO3的濃度為20 g/L,こ酸的濃度為10 mol/L),于50で下攪拌10 min,羊毛逐漸由深棕色變?yōu)榘咨幌礈?,干燥后備用?2)羊毛-Pt ( II )的制備:稱取1.2 g處理后的羊毛,在室溫下,浸泡于150ml
0.6 mol/L PtCl2水溶液中22 h后,羊毛由白色變?yōu)楹稚瑴啙岬牡稚芤鹤兂蔁o色透明溶液。過濾、洗滌、干燥,得到羊毛-Pt( II )配合物。(3)光催化劑的制備:稱取0.1g羊毛-Pt( II ),放入20 mL的蒸餾水中超聲10min,逐滴滴入Na2S水溶液(20 mL,0.01 M),然后在不斷攪拌的情況下用恒壓低液漏斗逐滴滴入0(1(4(3)2*21120水溶液(20 mL,0.01 M)。60°C下磁力攪拌10 min,在超聲波功率為IOOHz下超聲30 min。再將其轉(zhuǎn)移至100 mL的圓底燒瓶中80°C下回流加熱2 h。離心,洗滌得到產(chǎn)物,80°C下干燥12 h。最后經(jīng)研磨得到含有雙助催化劑Pt和PtS的CdS樣品。進行光催化反應(yīng)時,0.5 M Na2S和0.5M Na2SO3混合溶液作為犧牲劑,光源是500W的氙燈,用0.1 M的NaNO2溶液作為濾光片除去紫外部分的光,模擬可見光下(入> 300nm)的光催化反應(yīng)。向反應(yīng)器中加入制備的0.15 g樣品,取100 mL犧牲劑加入其中,在模擬的可見光下照射,姆隔ー小時測一次樣品的產(chǎn)氫情況。在進行光催化產(chǎn)氫實驗后發(fā)現(xiàn),純CdS樣品的平均產(chǎn)氫率約為230 iimol/h,但是引入羊毛-Pt ( II )后制得的CdS樣品,其平均產(chǎn)氫率約為1300 i! mol/h。因此,在制備CdS的過程中,加入羊毛-Pt ( II )后,能夠大大的提高CdS的產(chǎn)氫效率。
權(quán)利要求
1.ー種含有雙助催化劑的光催化劑的制備方法,包括以下エ藝步驟: (1)天然蛋白纖維的改性處理:將天然蛋白纖維清洗干凈,在こ醇溶液中浸泡2、h,清洗,干燥后剪碎;浸泡于KMnO4與NaCl的混合溶液中,調(diào)節(jié)溶液pH=2.0 5.0,于35 55°C攪拌處理0.5 2.5 h,清洗后再浸于Na2SO3與こ酸的混合溶液中,于35飛5で下處理5 25min,洗漆,干燥; (2)天然蛋白纖維但載貴金屬配合物的制備:將改性處理的天然蛋白纖維置于濃度為0.2^1.5mol/L的PdCl2水溶液中,在室溫下浸泡6 24 h,溶液由渾濁變成無色透明溶液,過濾、洗滌、干燥,得到天然蛋白纖維-貴金屬配合物; (3)光催化劑的制備:將天然蛋白纖維-貴金屬配合物充分分散于蒸餾水中,向其中加入濃度為0.2 1.0 mol/L的Na2S溶液,攪拌20 50 min后,再加入濃度為0.2 1.0 mol/L的Cd (NO3) 2或ZnCl 2溶液,繼續(xù)攪拌0.5^2.5 h,得混合溶液;然后將混合溶液超聲處理15 45min后,在50 100で下攪拌反應(yīng)0.5 ^2.5 h ;離心,洗滌固體沉淀;烘干、研磨,得到光催化齊U。
2.如權(quán)利要求1所述含有雙助催化劑的光催化劑的制備方法,其特征在于:步驟(I)所述天然蛋白纖維為羊毛、牛毛、絲綿、棉花或蠶絲。
3.如權(quán)利要求1所述含有雙助催化劑光催化劑的制備方法,其特征在于:步驟(I)所述こ醇溶液的質(zhì)量濃度為40% 80%。
4.如權(quán)利要求1所述含有雙助催化劑的光催化劑的制備方法,其特征在于:步驟(I)所述KMnO4與NaCl的混合溶中,KMnO4的濃度為2 8 g/L,NaCl的濃度為20 35 g/L。
5.如權(quán)利要求3所述含有雙助催化劑的光催化劑的制備方法,其特征在于:步驟(I)所述Na2SO3與こ酸的混合溶液中,Na2SO3的濃度為1(T30 g/L,こ酸的濃度為5 15 mol/L。
6.如權(quán)利要求1所述含有雙助催化劑的光催化劑的制備方法,其特征在于:步驟(2)中所述PdCl2水溶液中,天然蛋白纖維與PdCl2的質(zhì)量比為1:廣10:1。
7.如權(quán)利要求1所述含有雙助催化劑的光催化劑的制備方法,其特征在于:步驟(3)中,天然蛋白纖維-貴金屬配合物與Na2S的質(zhì)量比為0.005:1 1:1。
8.如權(quán)利要求1所述含有雙助催化劑的光催化劑的制備方法,其特征在于:步驟(3)中,天然蛋白纖維-貴金屬配合物與Cd(NO3)2的質(zhì)量比為0.5:10(Tl0:100。
9.如權(quán)利要求1所述含有雙助催化劑的光催化劑的制備方法,其特征在于:步驟(3)中,天然蛋白纖維-貴金屬配合物與ZnCl2的質(zhì)量比為0.3:10(Tl5:100。
10.如權(quán)利要求5所述含有雙助催化劑光催化劑的制備方法,其特征在于:步驟(3)中,所述混合溶液的超聲處理是在5(T100 Hz的超聲波下進行。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種含有雙助催化劑的光催化劑的制備方法,屬于光催化技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明是將貴金屬(Pd、Au、Rh、Pt、Ag等)擔(dān)載到天然蛋白纖維(羊毛、絲綿、棉花、牛毛、蠶絲等)上形成的貴金屬配合物,在制備傳統(tǒng)光催化劑(CdS、ZnS、CuS等)時將其加入,從而向反應(yīng)體系中引入雙助催化劑,有效分開光生電子空穴對,減少光生電子空穴的復(fù)合,顯著提高了傳統(tǒng)光催化劑(CdS、ZnS、CuS)的產(chǎn)氫效率和光催化活性,而且使得貴金屬能夠循環(huán)重復(fù)使用,節(jié)約成本,安全無毒,符合綠色環(huán)保的主題,具有較好的應(yīng)用前景。
文檔編號B01J31/28GK103111334SQ20131007233
公開日2013年5月22日 申請日期2013年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月7日
發(fā)明者王其召, 李佳佳, 丁亞明, 王峰, 李健, 馬恒昌, 贠國霞, 白燕, 張哲 , 雷自強 申請人:西北師范大學(xué)