[发明专利]基于金属氧化物光催化剂的太阳光催化水产氢产氧的方法

权利要求书

1.基于金属氧化物光催化剂的太阳光催化水产氢产氧的方法，其特征是：以担载助催化剂的金红石相TiO₂作为活性材料，将其分散于中水，在太阳光或模拟太阳光源的照射下，可将水直接分解为氢气和氧气；

担载助催化剂是指于金红石相TiO₂上担载金属和/或金属氧化物作为助催化剂，金属包括Pt、Au、Ag或Ir，金属氧化物助催化剂包括NiO、RuO₂、IrO₂或Mn₃O₄，其中金属或金属氧化物担载量分别是金红石的0.005-1.0wt%。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：采用水热反应制备金红石相TiO₂，具体为：利用钛源和无机酸作为原料，原料混合后在反应釜中进行水热反应，反应后冷却离心，洗涤后真空干燥即得所需催化剂；

钛源和无机酸的体积比例为1-6，水热反应温度为120-220℃，反应时间为10-48h，干燥温度为60-100℃。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是：所述助催化剂的担载采用原位光沉积法或胶体吸附法中的一种或两种来实现；

A、光沉积法：将金红石相TiO₂加入助催化剂活性成份的可溶性前躯体溶液中，在无氧、光照条件下利用TiO₂上光生电子或空穴实现前躯体于金红石相TiO₂上的还原或氧化，得助催化剂；

或B、胶体吸附法：将金红石相TiO₂加入含有0.005-1.0wt%助催化剂的胶体溶液中，常温搅拌吸附1h以上后，过滤并用一次去离子水洗涤，在80℃烘箱中干燥3-24h，得助催化剂；

或C、将光沉积法获得的助催化剂代替金红石相TiO₂进行胶体吸附法B的操作制备助催化剂；

或D、将胶体吸附法获得的助催化剂代替金红石相TiO₂进行光沉积法A的操作制备助催化剂。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征是：

合成中采用的钛源包括钛酸四丁酯、异丙醇钛、四氯化钛或四氟化钛，优选异丙醇钛，

合成中采用的无机酸包括浓盐酸（37%）、浓硫酸（98%）、氢氟酸（47%）或浓硝酸（70%），优选浓盐酸。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征是：

光催化的方法采用的反应液体积为100-200ml时，催化剂用量为20-100mg，反应温度为12-18℃。

6.根据权利要求1或4所述的方法，其特征是：

光催化的方法采用的模拟太阳光源包括氙灯、汞灯、氙汞灯、或碘钨灯，太阳光或模拟太阳光源的波长最佳范围为190-400nm，光源的光强密度为100-1600mW/cm²。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征是：

反应在无氧条件下进行，反应为无氧条件指的是通过抽空法或惰性气体排除法去除反应容器及反应液内的空气，惰性气体为氮气、氦气或氩气。