[发明专利]一种光解水制氢催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及光催化技术领域，尤其涉及一种光解水制氢催化剂。

背景技术

氢主要以化合物的形式存在于水等化合物中，是地球上储备丰富的清洁可 再生能源，近年来随着制氢业的发展，氢能因其具有高效、安全、清洁等优点 而成为未来最有希望替代矿物非可再生能源的新能源，光解水制氢方向的研究 也成为研究的热点。目前制氢类研究可分为两类，一类是以矿物质资源，例如 石油、煤和天然气等进行的催化降解重整制氢气，另一类是水解制氢法。前者 产物除氢气外还有碳氧化合物生成，伴随温室效应的加重，水解法制氢生成物 清洁，特别是利用光能源在催化剂的作用下光解水制氢法成为当下研究的热点。

二氧化钛作为一种光化学性能稳定，廉价易得的催化剂材料而得到广泛使 用，并且二氧化钛不像贵金属那样使用后产生二次污染，然而二氧化钛本身导 电性差，对太阳光的利用效率低下，光量子效率极低，严重降低了其催化的效 率。

发明内容

本发明针对二氧化钛催化剂本身催化效率低等问题提供一种新型催化剂。 为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种光解水制氢催化剂，包括以下原料：作为活性组分的纳米二氧化钛,作 为载体的石墨烯,作为助剂的铜源或锌源化合物。

一种制备权利要求1中所述光解水制氢催化剂的方法，包括以下步骤：

(1)将铜源或锌源化合物加入有机胺中，超声混合均匀得到混合物a；

(2)将纳米二氧化钛加入(1)中的混合物a中，加热并超声至混合均匀， 得到混合物b；

(3)将石墨烯加入(2)的混合物b中，超声并加热，得到混合物c；

(4)将(3)中的混合物c持续加热得到固溶体d；

(5)将(4)中的固溶体d在N₂气氛下加热干燥得到产品e。

作为优选，所述步骤(1)中铜源为氧化亚铜或氯化亚铜；所述锌源为氯化 锌或氧化锌；所述有机胺为乙醇胺、二乙醇胺或正丁胺中的任意一种。

作为优选，所述步骤(2)中纳米二氧化钛粒径大小为50～200nm。

作为优选，所述步骤(2)中纳米二氧化钛与铜源或锌源的摩尔比为(0.5～3)： 1，加热温度为30～50℃。

作为优选，所述步骤(3)中石墨烯与纳米二氧化钛的质量比为(8～25)：1， 所述加热温度为50～80℃，超声时间为0.2～0.5小时。

作为优选，所述步骤(4)中加热温度为90～200℃，加热时间为2～4小时。

作为优选，所述步骤(5)中加热温度为60～80℃，干燥时间为0.5～2小时。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于,本发明的一种光解水制氢 催化剂具有催化效率好，氢气生成速率快的优点。本发明所使用的原料成本低， 使用石墨烯作为催化剂载体，利用石墨烯的导电性能和高的比表面积，使得催 化剂更多的活性位与氢气接触，提高了催化剂的催化效率，具有明显的有益效 果。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合具体实 施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实 施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发 明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面 公开说明书的具体实施例的限制。

实施例1，本实施例提供一种光解水制氢催化剂，其特征在于，包括以下原 料：作为活性组分的纳米二氧化钛以及钴或镍的盐,作为载体的石墨烯,作为助剂 的铜源或锌源化合物。