[发明专利]一种光催化产氢助催化剂、光催化体系及产氢的方法

说明书

本发明公开了一种光催化产氢助催化剂，所述助催化剂为CoP、Co₂P、Fe₂P、FeP、Cu₃P、ZnP、MoP、MnP中的一种或两种以上混合物。本发明还公开了含该光催化产氢助催化剂的光催化体系，包括：半导体、助催化剂、电子牺牲剂和水。本发明的光催化体系的产氢效率极高，无需添加表面稳定剂，成本低，无需除气，更利于实际应用。

技术领域

本发明涉及光催化领域。更具体地，涉及一种光催化产氢助催化剂、光催化体系及产氢的方法。

背景技术

随着当今社会经济的发展，地球现存的化石能源已经远远不能满足人类日益增长的能源需求，能源短缺和环境污染的问题日渐突出。光催化分解水产氢是解决这一问题的有效途径。太阳能资源取之不尽用之不竭，如果将太阳能有效地利用将会大大的缓解化石能源危机。利用太阳能将水分解为氢气，氢气燃烧的产物为水，环保无污染且可以循环利用。自从20世纪70年代初日本科学家Fujishima和Honda发现光照n-型半导体(TiO₂)电极导致水的分解从而产生氢气的现象(参见Nature 1972,238,37)，揭示了利用太阳能分解水制氢将太阳能直接转化为化学能的可能性。随着由电解水演变为光催化分解水，以及许多新型光催化剂的相继发现和光催化效率的提高，光催化制氢近年来受到了科学家们的广泛关注。

半导体类光催化剂由于其性质稳定而广泛应用于光催化产氢体系中。但是半导体类光催化剂本身的光催化效率一般都很低，往往需要借助添加助催化剂才能达到较高的光催化效率。目前，纳米尺寸的金属铂(Pt)是一种较为高效的助催化剂，但是其价格昂贵，并不适合实际的工业生产。所以，发展高效、廉价的非贵金属类助催化剂是当今研究的主流和趋势。

近年来，纳米粒子由于其具有大的表面积和活性位点而受到广泛的关注。但是在纳米粒子的制备过程中通常需要加入表面稳定剂来控制其形貌的大小和形状，但表面稳定剂的存在会限制纳米粒子的活性位点的暴露从而降低催化的效率。

因此，需要提供一种新的光催化产氢助催化剂，其与半导体光催化剂配合使用时能达到很高的光催化效率。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种光催化产氢助催化剂。

本发明的第二个目的在于提供含上述光催化产氢助催化剂的光催化体系。

本发明的第三个目的在于提供利用上述光催化体系产氢的方法。

为达到上述第一个目的，本发明采用下述技术方案：

一种光催化产氢助催化剂，所述助催化剂为CoP、Co₂P、Fe₂P、FeP、Cu₃P、ZnP、MoP、MnP中的一种或两种以上混合物。

为达到上述第二个目的，本发明采用下述技术方案：

含上述光催化产氢助催化剂的光催化体系，其包括：

半导体：硫化镉(CdS)、硒化镉(CdSe)、碲化镉(CdTe)、二氧化钛(TiO₂)、氧化锌(ZnP)中的一种或两种以上混合物；

助催化剂：CoP、Co₂P、Fe₂P、FeP、Cu₃P、ZnP、MoP、MnP中的一种或两种以上混合物；

电子牺牲剂；和

水。

所述电子牺牲体可选自乳酸、Na₂S-Na₂SO₃混合水溶液、乙醇酸、苦杏仁酸、抗坏血酸、三乙胺、三乙醇胺。优选地，所述电子牺牲体为乳酸、Na₂S-Na₂SO₃混合水溶液或乙醇酸。