[发明专利]一种光催化剂及其制备方法和在光解水制氢中的应用

权利要求书

1.一种用于光解水制氢的光催化剂，其特征在于，具有以通式(Ⅰ)表示的原子比组成：

Au/G-Cs_xH_3-xPW₁₂O₄₀(Ⅰ)；

其中，0﹤x﹤3；G为石墨烯；

所述光催化剂的制备方法包括如下步骤：

(1)在硫酸钠溶液中，以铂片为阴极、石墨为阳极进行电解，将电解后所得溶液超声分散后离心，取上清液为石墨烯混合物，记为G；

(2)向所得石墨烯混合物中加入磷钨酸，剧烈搅拌，然后将Cs₂CO₃溶液逐滴加入，搅拌反应得到悬浮液，将悬浮液依次离心、水洗、烘干和研磨得中间产物G-Cs_xH_3-xPW₁₂O₄₀；

(3)将所得中间产物溶于蒸馏水后加入氯金酸溶液，无氧环境下光照反应，待反应液由白色变为深紫色时将反应液浓缩干燥、研磨即得。

2.根据权利要求1所述光催化剂，其特征在于，步骤(1)中电解过程的反应条件为：阴极与阳极之间的间距为1～2cm、电压为8～12V、电流为1.5～2A。

3.根据权利要求1所述光催化剂，其特征在于，步骤(2)中所加磷钨酸与石墨烯混合物的质量体积比为1～2g：50mL；所加Cs₂CO₃与磷钨酸摩尔比为1～4:1。

4.根据权利要求2所述光催化剂，其特征在于，步骤(3)中氯金酸溶液的加入量以中间产物G-Cs_xH_3-xPW₁₂O₄₀上金的负载量为0.5～4wt％计。

5.根据权利要求1所述光催化剂，其特征在于，步骤(3)中光照反应时间为1～9小时。

6.根据权利要求1所述光催化剂，其特征在于，步骤(3)中的浓缩干燥采用旋转蒸干或离心后烘干。

7.一种利用权利要求1所述光催化剂光解水制氢的方法，其特征在于，包括如下步骤：将蒸馏水和甲醇加入光照反应器内，向蒸馏水和甲醇的混合溶液中加入所述光催化剂，光照反应器内抽真空后打开光源，光照反应，通上载气、动力气。

8.根据权利要求7所述方法，其特征在于，所述光照时间为12～48小时。