[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

说明书

本发明公开一种金属氧化物异质结的制备及其用于光催化乙烷脱氢。首先通过硼氢化钠还原法制备Pd/TiO₂催化剂，控制Pd的前驱体的加入量以及载体悬浮液的pH使得Pd在TiO₂上负载均匀，将制备好的Pd/TiO₂催化剂与金属氧化物固体按照不同质量比例进行混合，得到不同质量含量的Pd/TiO₂/金属氧化物异质结样品。该样品可以用于光催化乙烷脱氢体系。本发明中涉及的金属氧化物异质结制备流程短，耗费时间不长，操作简单。与单一的Pd/TiO₂催化剂相比，该异质结用于光催化乙烷脱氢体系有更好的乙烷转化率和乙烯选择性，有利于后续的进一步开发，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于光催化剂技术领域，具体涉及一种金属氧化物异质结的制备及其用于光催化乙烷脱氢。

背景技术

乙烯是石油化学工业中极为重要的原材料，以乙烯为基础的化工产品大约占全部石油化工产品的一半左右，CO₂作为一种温和的氧化剂，可以提高乙烷的转化率和乙烯的选择性，并降低了整个反应的能耗。

以CO₂为氧化剂的催化体系仍存在以下不足：（1） 反应体系仍集中在热催化领域，所需的温度仍旧过高；（2）已有报道在使用CO₂作为氧化剂的条件下，乙烷可以在光催化体系中转化为乙烯，但反应过程中乙烷的转化率较低。

发明内容

鉴于上述不足，本发明提供了一种金属氧化物异质结的制备，主要目的是实现光催化乙烷脱氢。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种金属氧化物异质结的制备及其用于光催化乙烷脱氢，其特点在于将Pd的前驱体溶液浸渍于TiO₂的悬浮液中， 用油浴锅维持混合液在一定温度并持续一段时间，冷却至室温后使用碱液维持混合液的pH在一定数值，使用过量硼氢化钠溶液来进行还原，静置一段时间后洗涤干燥得到Pd/TiO₂，取一定量Pd/TiO₂与金属氧化物加水混合研磨，一定温度下干燥后研磨成粉末，得到Pd/TiO₂/金属氧化物异质结。

优选地，选用的金属前驱体溶液为Na₂PdCl₄, PdCl₃； 质量浓度为0.5 mg/mL。

优选地，选用的载体为P25型TiO₂，将3g TiO₂置于200 mL去离子水中得到悬浮液。

优选地，油浴锅维持的温度为80℃，持续时间为1小时。

优选地，选用碱液为0.1 mol/L 的NaOH水溶液，调节pH为10。

优选地，过量的硼氢化钠溶液为取300 mg硼氢化钠溶解到30 mL去离子水中。

优选地，静置时间为12小时，洗涤为选用无水乙醇和去离子水交替洗涤三次。

优选地，干燥条件为60℃下真空干燥12小时。

优选地，取Pd/TiO₂催化剂0.2 g，取AgO固体的量为0 mg-200 mg，加入2 mL去离子水，研磨时间为30 min。

优选地，干燥条件为60℃下干燥2小时。

与此同时，本发明还提供了一种光催化乙烷脱氢制乙烯的方法, 该方法包括如下步骤：

选择上面任一项所提到的制备方法制备的Pd/TiO₂/金属氧化物异质结，用作光催化乙烷脱氢制乙烯的催化剂。