[发明专利]一种光催化剂、制备方法及其在制取氢气中的应用

摘要

一种光催化剂、制备方法及其在制取氢气中的应用，属于光催化制取氢气技术领域。该催化剂由载体SiO2和半导体组分MS组成，其组成形式为MS(x)@SiO2；半导体组分为金属硫化物，其占催化剂总质量的x＝1％～50％；半导体组分均匀的分散在载体表面或载体孔道内部；金属硫化物中的金属为镉、锌、铜、铟、银、镍、镓中的一种或几种。使用本发明制备的催化剂，在只有半导体及其惰性二氧化硅载体条件下，无需借助贵金属等辅助催化剂，即可实现高效利用太阳光催化制取氢气的效果。本发明中催化剂中降低了半导体的用量，从而降低了催化剂成本，易推广使用。

主权项

一种光催化剂，其特征在于：该催化剂由载体SiO2和半导体组分MS组成，其组成形式为MS(x)@SiO2；半导体组分为金属硫化物，其占催化剂总质量的x＝1％～30％；半导体组分均匀的分散在载体表面或载体孔道内部；金属硫化物中的金属为镉、锌、铜、铟、银、镍、镓中的一种或几种；且该光催化剂由如下步骤制备得到，(1)将金属氧化物负载于二氧化硅复合物MO(x)@SiO2分散到含有S2‑离子的溶液中处理6～12小时，其中，MO(x)@SiO2与S2‑离子的摩尔比为0.8～1.2：1；(2)将步骤(1)产物用蒸馏水或乙醇洗涤抽滤，然后在80～100摄氏度下将洗涤产物烘干，即得到光催化剂MS(x)@SiO2；是采用溶胶凝胶法制备金属氧化物负载于二氧化硅复合物MO(x)@SiO2，其步骤为，(1)将有机分子和可溶性金属无机盐溶解于水中，得到溶液；有机分子的浓度为0.7～1.1g/mL，可溶性金属无机盐的浓度为5～30g/L；(2)将可溶性载体前驱体加入到步骤(1)溶液中，可溶性载体前驱体与步骤(1)溶液的体积比为2：1～4：1；(3)调节溶液pH至酸性，使溶液水解凝固呈果冻状，然后置于70～90摄氏度的水浴中蒸干水分得到块状固体；(4)将步骤(3)得到的固体在空气气氛、550～650摄氏度下焙烧3～5小时，冷却至室温后磨成粉末状，得到金属氧化物负载于二氧化硅复合物MO(x)@SiO2；其中，金属氧化物中的金属为镉、锌、铜、铟、银、镍、镓中的一种或几种；可溶性金属无机盐为硝酸镉、硝酸锌、硝酸铜、硝酸铟、硝酸银、硝酸镍、硝酸镓中的一种或几种；有机分子为柠檬酸、蔗糖、葡萄糖或酒石酸；可溶性载体前驱体为正硅酸乙酯；含S2‑离子的溶液为硫化钠、硫化钾或硫化铵溶液。