[发明专利]一种高效纳米晶胶体产氢催化剂及其制备方法

说明书

本发明一种高效纳米晶胶体产氢催化剂及其制备方法，技术方案为：通过在一定温度条件下，按一定配比将二氯化钴溶液，g‑C₃N₄粉末超声分散溶液以及PVP胶体溶液混合，再通过水热合成法制备得到g‑C₃N₄/Co₃O₄光响应增强催化产氢性能的纳米晶胶体材料。本发明提供的制备方法操作简单、成本低廉、安全环保，制备得到的g‑C₃N₄/Co₃O₄纳米晶胶体材料具有较小的纳米晶尺寸，良好的分散性以及高效的光响应增强催化产氢性能。

技术领域

本发明属于产氢能源领域，具体涉及一种高效纳米晶胶体产氢催化剂及其制备方法。

背景技术

氢能作为一种清洁能源，它的使用极大地促进了可再生能源领域的发展。然而，在氢能的应用中，大部分的产氢工艺局限于氢气的可控释放性能差等因素，实践表明最有效和最安全的方法是通过催化剂来催化产氢，固态氢化物一般可以通过热分解和溶剂分解等方法，但热分解需要较长的诱导时间(约3h)和较高的温度，因此限制了其的应用，溶剂分解法则可以在任意温度条件下通过合适催化剂实现氢气的高效释放。

催化化学氢化物产氢的催化剂种类很多，一般主要包括三类：单金属催化剂，双金属催化剂以及负载型催化剂等。单金属催化剂研究最广泛的是金属Pt和Ru的催化剂，较低的活化能和较高的比表面积决定了其的高催化活性，但因为其成本较高，成分单一容易造成的团聚等缺点限制了其的广泛应用。因此，在不影响催化剂的催化活性前提下，发展低成本高性能的过渡金属催化剂是大势所趋；Co，Ni，Fe等催化剂由于制备原料易得，价格较便宜，国内外相关报道有很多。但局限于过渡金属材料易团聚及催化活性远低于贵金属催化剂，严重地影响了贵金属催化剂的循环使用寿命，往往只能达到1到2次较低的催化产氢活性。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在的问题，提供了一种高效纳米晶胶体产氢催化剂及其制备方法。

本发明所采取的技术方案如下:

一种高效纳米晶胶体产氢催化剂的制备方法，其特征在于：通过在一定温度条件下，按一定配比将二氯化钴溶液，g-C₃N₄粉末超声分散溶液以及PVP胶体溶液混合，再通过水热合成法制备得到g-C₃N₄/Co₃O₄光响应增强催化产氢性能的纳米晶胶体材料，具体包括以下步骤：

步骤一：以三聚氰胺和尿素为原料，采用煅烧法制备g-C₃N₄块状体，然后通过研磨得到g-C₃N₄粉末；

步骤二：将0.00157g-0.00628 g二氯化钴溶于20 mL 去离子水中并搅拌均匀；

步骤三：取60 mg g-C₃N₄粉末溶于20 mL 去离子水中搅拌均匀，并与步骤（2）所得溶液混合均匀并超声1 h；

步骤四：取3.96 g 保护剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶于20 mL去离子水中，并与步骤三所得的混合溶液混合；

步骤五：把步骤四所得混合溶液置于高温反应釜中密封，并置于180℃的条件下，煅烧12 h；

步骤六：待步骤五的水热反应结束后，温度降到室温后，打开反应釜即得g-C₃N₄/Co₃O₄光响应纳米晶胶体催化剂。