[发明专利]一种铑、钯双金属负载TiO2光催化剂的制备方法

说明书

本发明属于光催化技术领域，涉及一种铑、钯双金属负载TiO₂光催化剂的制备方法。所述的制备方法包括如下步骤：(1)将氯化铑、氯化钯和经干燥的TiO₂粉末分散至去离子水中，加入牺牲剂搅拌成悬浮液；(2)在悬浮液中持续通入氮气，以驱除其中的溶解氧；(3)将悬浮液置于紫外光下照射，在此过程中持续搅拌保证悬浮状态；(4)将悬浮液进行离心分离，收集沉淀物，水洗；(5)将沉淀物烘干，然后在马弗炉中焙烧。利用本发明的铑、钯双金属负载TiO₂光催化剂的制备方法，能够简单地制备高光催化活性的负载TiO₂光催化剂，其相比铑、钯单金属负载TiO₂光催化剂具有明显的协同作用。

技术领域

本发明属于光催化技术领域，涉及一种铑、钯双金属负载TiO₂光催化剂的制备方法。

背景技术

随着能源短缺和环境污染问题的加剧，如何通过光催化技术将太阳能高效转化成可储存、可再生、清洁的氢能是国内外研究的一个热点。TiO₂因其化学性质稳定、导带价带电位比氢更负、光量子效应显著、价格便宜等特点，成为研究最多、应用最广泛的光催化材料。但TiO₂直接作为光催化剂也存在着吸收光集中在紫外光光区和光量子效率不高两个不足，导致其对太阳能转化为氢能的总效率不高。

对TiO₂光催化制氢技术的研究通常是对TiO₂光催化剂进行改性研究，包括形貌控制、负载改性、复合半导体、金属沉积、贵金属修饰、离子掺杂、表面敏化等改性方法，还有固体超强酸、超声波、磁场、电场、耦合、联用等处理技术以提高催化反应效率。这些改性方法在制备方法的难易程度、催化剂的稳定性、原材料的选择、产业化等方面各有优缺点，因此要通过高效、稳定的光催化系统实现裂解水高效产氢仍有很长的路要走，而对光催化制氢技术的不断研究也将有助于以可持续的方式解决全球能源问题。

贵金属改性TiO₂光催化剂主要有以下几种作用机理：

(1)若贵金属沉积在TiO₂表面，能够形成金属—二氧化钛异质结构，光生电子从TiO₂表面转移到费米能级较低的贵金属，直至费米能级一致的时候便形成了空间电荷层，电荷的不平衡导致能带向上弯曲形成肖特基势垒(参见：Salvador P,Garcia Gonzalez ML,Munoz F.Catalytic role of lattice defects in the photoassisted oxidation ofwater at(001)n-titanium(IV)oxide rutile[J].Journal of Physical Chemistry,1992,96:10349-10353.)。肖特基势垒能有效地捕获光生电子，加速光生电子的转移而阻止回到空穴，延长了光生电子的寿命；

(2)若贵金属进入TiO₂晶格中，改变了TiO₂的晶体结构和电子结构，使TiO₂的原子间的键长、平均静电荷等发生变化，晶格正负电荷中心不是同一个中心，便在晶体中产生局域电场，抑制光生电子回到价带空穴；

(3)贵金属纳米颗粒，特有表面等离子体共振效应(Surface Plasma Resonance)，贵金属沉积对解决TiO₂光催化材料光谱响应范围较窄和光量子效率不高的问题有着重要意义。