[发明专利]一种离子液体辅助的制备Pt/TiO2

说明书

本发明公开了一种离子液体辅助的制备Pt/TiO₂催化剂的新方法。离子液体在该方法中担任多重角色：溶剂、铂前驱体的还原剂、杂原子的掺杂源。在离子液体的辅助下，通过一步法制备杂原子掺杂的Pt/TiO₂纳米晶体。该方法简单、环境友好、可调控。该Pt/TiO₂纳米晶体应用于模拟太阳光条件下光催化水产氢反应，具有高催化活性和高稳定性。

技术领域

本发明属于材料领域，涉及一种离子液体辅助的制备Pt/TiO₂催化剂的新方法及用途。

背景技术

二氧化钛是一种众所周知的光催化剂，可应用于不同的化学反应，如有机物降解、产氢、氮氧化物分解、醇氧化和二氧化碳还原等。然而，二氧化钛的价带宽、光生电子-空穴对复合速率相对高，使其光催化活性受限。将贵金属与二氧化钛复合，是一种提高二氧化钛光生电子-空穴分离效率和光利用能力的有效途径。贵金属和二氧化钛的复合材料通常由两步法制得：首先制得二氧化钛，随后通过光沉积或溅射等方法将贵金属与二氧化钛结合，该方法步骤复杂。另一种提高二氧化钛光催化性能的有效途径是杂原子的掺杂。例如，Vaiano等人报道了使用氟化氢作为氟源，在Pt/TiO₂催化剂中加入氟可以提高光催化产氢速率。因此，发展一种温和的、低能耗的、环境友好的方法合成具有特定组成和结构的贵金属和二氧化钛的复合材料以达到同时简化合成方法和提高光催化性能的目的，具有重要的意义。

离子液体是一类在室温下或接近室温下呈液体状态的熔融盐，由特定的有机阳离子和无机阴离子组成。相对于传统溶剂(水或有机溶剂)，离子液体具有诸多特性：结构可设计性、不挥发性、良好的热稳定性、宽的液态范围和对化合物良好的溶解性等。

发明内容

本发明的目的是提供一种离子液体辅助的制备Pt/TiO₂催化剂的新方法及用途。

本发明要求保护离子液体在制备Pt/TiO₂催化剂中的应用。

本发明提供的制备Pt/TiO₂催化剂的方法，包括：将钛源和含铂化合物于由离子液体和水组成的混合物中进行水解还原反应，反应完毕得到所述Pt/TiO₂催化剂。

上述方法中，所述钛源为钛酸四丁酯、异丙醇钛或四氯化钛；

所述含铂化合物为氯铂酸、氯铂酸铵、氯铂酸钾或氯铂酸钠。

所述离子液体为式I所示1-乙基-3-甲基咪唑类离子液体；具体选自1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(EmimBF₄)、1-乙基-3-甲基咪唑氯盐(EmimCl)和1-乙基-3-甲基咪唑溴盐(EmimBr)中至少一种；

所述式I中，X为BF₄、Cl或Br。

所述由离子液体和水组成的混合物中，离子液体和水的质量比为1：9-0.1；具体为1:1。

所述水解还原反应步骤中，温度为50-200℃；具体为150℃；时间为8-24h；具体为12h。

上述方法中，离子液体担任多重角色：溶解前驱体的溶剂，形成金属Pt的还原剂，杂原子的掺杂剂。

另外，按照上述方法制备得到的Pt/TiO₂催化剂及该Pt/TiO₂催化剂在光催化中的应用，也属于本发明的保护范围。

具体的，所述光催化为光催化水产氢。

所述光催化水产氢中，所述Pt/TiO₂催化剂与水的用量比为10mg：1-10mL；具体为10mg：9mL；

所述光催化水产氢在惰性气氛和牺牲剂存在的条件下进行；