[发明专利]一种含有铜离子‑硫醇络合物的可见光催化体系、制备方法及制氢方法

摘要

本发明公开一种可见光光解水制氢的催化体系，特别是一种含有铜离子‑硫醇络合物可见光催化体系、制备方法及制氢方法。其体系包括下述原料半导体光催化剂、铜盐或铜离子‑硫醇络合物以及硫醇化合物。以半导体材料作为光催化剂，以硫醇化合物作为空穴消耗剂，加入铜盐或铜离子‑硫醇络合物，在可见光照射下(λ>400纳米)，光解水产生氢气。本发明所述的铜离子‑硫醇络合物具有促进半导体中空穴传递与消耗的作用，能提高半导体光催化体系中光生电子与空穴的分离效率，进而提高体系光催化产氢活性。本发明首次提出以铜离子‑硫醇络合物作为光催化体系的空穴消耗助催化剂，该助催化剂具有高的催化活性，且合成简单，原料廉价、可循环重复使用。

主权项

一种含有铜离子‑硫醇络合物的可见光催化产氢组合物，其特征在于，包括下述原料：半导体光催化剂、铜盐或铜离子‑硫醇络合物、及硫醇化合物；所述半导体光催化剂为硒化镉、Pt/Sn2Nb2O7、AgInZn7S9、硫化镉、磷化镓、C3N4；所述铜盐为硝酸铜、氯化铜、硫酸铜、醋酸铜、草酸铜、磷酸铜、氯化亚铜、溴化亚铜、碘化亚铜、硫酸亚铜、碳酸亚铜或氮化亚铜中的一种或多种混合物；所述铜离子‑硫醇络合物为铜‑半胱氨酸络合物、3‑巯基丙酸‑铜络合物、谷胱甘肽‑铜离子络合物、巯基乙酸‑铜离子络合物、巯基乙醇‑铜离子络合物、巯基乙胺‑铜离子络合物、二巯基乙醇‑铜离子络合物的一种或多种混合物；所述硫醇化合物为3‑巯基丙酸、半胱氨酸、谷胱甘肽、巯基乙酸、巯基乙胺、巯基乙醇、二巯基丙醇的一种或多种混合物；所述可见光催化产氢组合物的制备方法包括如下步骤：1）在装有去离子水的透明反应器中，加入水溶性的半导体催化剂，然后超声2‑10分钟，保证催化剂在水中分散，得到混合溶液A；2）向所述混合溶液A中加入空穴消耗剂硫醇化合物，再次超声2‑5分钟，得到混合溶液B；3）向所述混合溶液B中加入铜盐或铜离子‑硫醇络合物，得到混合溶液C；4）向所述混合溶液C中加入适量的酸溶液或碱溶液，调节PH值，使体系的PH为2‑9，得到混合溶液D；5）向装有混合溶液D的反应器中通入惰性气体10‑30分钟，以排除体系空气，然后密封；所述半导体光催化剂浓度为0.05 mg/mL‑5 mg/mL；所述铜盐的浓度为0.0001 mol/L‑0.005 mol/L；所述铜离子‑硫醇络合物中铜离子含量浓度为0.0001 mol/L‑0.005 mol/L；所述硫醇化合物的浓度为0.001 mol/L‑0.5 mol/L。