[发明专利]一种金属氧化物异质结的制备及其用于光催化乙烷脱氢

权利要求书

1.一种实现光催化乙烷脱氢的金属氧化物异质结的制备方法，其特征在于，该催化体系的制备方法包括如下步骤：

将一定量的Pd的前驱体溶液与TiO₂的悬浮液进行混合，通过油浴控制混合液的温度在一定时间内恒定，并持续搅拌，待冷却至室温以后，通过碱液调节混合液的pH，再加入过量硼氢化钠进行还原，静置沉淀一段时间后洗涤干燥得到Pd/TiO₂催化剂，取一定量的Pd/TiO₂催化剂与金属氧化物固体加入到研钵中，加入一定量的去离子水后再混合研磨一段时间，彻底干燥后研磨成粉末得到Pd/TiO₂/金属氧化物异质结。

2.根据权利要求1中提到的一种实现光催化乙烷脱氢的金属氧化物异质结的制备方法，其特征在于，所使用的Pd的前驱体有多种形式，如Na₂PdCl₄, PdCl₃等，所使用的的前聚体溶液的浓度为0.5 mg/mL, 制备的催化剂中Pd的质量含量为0-2wt%。

3.根据权利要求1中提到的一种实现光催化乙烷脱氢的金属氧化物异质结的制备方法，其特征在于，所述载体为常见的TiO₂，可为P25, 锐钛型TiO₂，金红石型TiO₂等，制备过程中载体的取用量为3.0 g，配置的TiO₂悬浮液是将3.0 g P25型TiO₂加入到200 mL去离子水中。

4.根据权利要求1中提到的一种实现光催化乙烷脱氢的金属氧化物异质结的制备方法，其特征在于，在加热过程中可采用不同加热恒温，包括油浴、水浴、电加热等多种形式，温度为60-120℃，恒温时间为0.5-4小时。

5.根据权利要求1中提到的一种实现光催化乙烷脱氢的金属氧化物异质结的制备方法，其特征在于，所采用的的碱液为0.1-1 mol/L的NaOH水溶液，调节的pH= 1-12。

6.根据权利要求1中提到的一种实现光催化乙烷脱氢的金属氧化物异质结的制备方法，其特征在于，所使用的的过量硼氢化钠溶液是将300 mg硼氢化钠固体溶解到30 mL去离子水中得到。

7.根据权利要求1中提到的一种实现光催化乙烷脱氢的金属氧化物异质结的制备方法，其特征在于，静置沉淀的时间为0-36小时，洗涤时使用无水乙醇和去离子水交替洗涤三次，60℃下真空干燥12小时。

8.根据权利要求1中提到的一种实现光催化乙烷脱氢的金属氧化物异质结的制备方法，其特征在于，用于制备异质结构的金属氧化物为常见的金属氧化物，包括氧化银、氧化锌、二氧化锡等，所取用的Pd/TiO₂催化剂与金属氧化物的用量比例为1: 0.001-1: 0.999，混合研磨时间为0-2小时，在20-100℃下干燥。

9.一种光催化乙烷脱氢的方法，其包括以下步骤：

采用权利要求1-8中任一项所述的制备方法制备的金属氧化物异质结, 将其用于光催化乙烷脱氢：在特定温度下，取一定质量的Pd/TiO₂/金属氧化物异质结置于一定容积的光催化反应釜中，并通入反应混合气体，维持一定压力下，在紫外灯/氙灯光照一定时间的条件下，光催化乙烷脱氢得到乙烯。

10.根据权利要求9中提到的光催化乙烷脱氢的方法，其特征在于，所述特定温度在0-200℃，通入的反应混合气体为乙烷和二氧化碳的气体混合物，其中乙烷和二氧化碳的气体比例为1:0-1:3，反应压力维持在0.1-3 Mpa。