CN100357028C - 高活性光催化剂及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供以下的光催化剂及其生产方法，该光催化剂的催化活性高，且是无毒的，寿命长，并允许使用可见光直接用于它的光催化反应和特别适用于氢气产生。它包含镉化合物，具有囊状结构，具有100nm或更小的平均粒径以及可用如下方式制造：将镉盐的溶液滴入钠化合物的溶液中或在镉化合物粒子的悬浮液中混合钠化合物的溶液。
Description
发明领域
本发明涉及光催化剂及其生产方法和更具体地涉及以下的光催化剂及其生产方法，该光催化剂的催化活性高，是无毒的，且寿命长，并允许使用可见光直接用于它的光催化反应和特别适用于氢气产生等。
背景技术
从太阳能产生化学能，或无穷尽和清洁氢能的使用是人类具有的梦想。该能源的实际应用可解决21世纪面临的能源问题，如由化石能源带来的二氧化碳的地球变暖和由于酸雨的环境污染。
由A.Fujishima等人，Nature，238，37(1972)发布的Honda-Fuiishima效应是显示如下内容的第一次尝试：光的能量可用于将水分解成氧气和氢气。当其后石油危机在全世界成为问题时，积极地进行了许多研究，以根据该原理将光能转化为化学能。然而，可见范围中光能的转化效率仍有待改进。1980年到1990年进行的积极研究的结果表明，由光激发形成的电子和空穴到达水分解的反应部位之前发生电子和空穴的复合(recombination)时，转化效率由该复合决定。根据该结论，进行尝试使用插层化合物(intercalationcompound)分离反应部位(S.Ikeda等人，J.Mater.Res.，13，852(1998))。然而，尽管逐渐改进了转化效率，但仍然还没有获得在可见范围中令人满意的转化效率。这是由于如下事实：没有获得反应部位或电子和空穴的完美分离。
除以上提及的研究以外，也研究了利用溶液中离子的光吸收而产生氢气的反应体系。J.Jortner等人，J.Phys.Chem.，68，247(1964)显示在高量子效率下在包含碘离子的酸溶液中氢气的产生，和K.Hara等人，J.Photochem.Photobiolo.A128，27(1999)在包含硫离子的碱性溶液中氢气的产生。然而，波长为250nm或更小的高能量紫外光使所有反应成为可能。
关于光催化技术的应用，由于它促进各种化学反应的性质，如环境污染物、令人不快臭味和细菌源的降解，它的实际应用已经开始于抗菌瓷砖、用于空气清洁器的抗菌和除臭过滤器等中。另外，可以通过反应有害物质与光催化剂获得有用的化学物质。例如，对原油脱硫工艺的应用是可能的。
目前一般采用的原油脱硫工艺在原油的蒸馏期间氢化重石脑油(heavynaphtha)和以硫化氢形式回收原油的所有硫组分。通过称为克劳斯(Claus)工艺的工艺氧化硫而回收硫化氢。克劳斯工艺将三分之一的硫化氢氧化成二氧化硫并将它与剩余的硫化氢反应形成元素硫的工艺。
由于该工艺不仅仅进行二氧化硫和硫化氢的催化反应，而且重复加热和冷凝，所以该工艺要求许多能量。它的其它问题包括二氧化硫的昂贵控制。
如果可以实施以下的方法，在该方法中将光催化剂加入到其中包含溶解的硫化氢的碱性水中，并用紫外线照射，使得由吸收紫外光能的光催化剂产生的自由电子和空穴可氧化和还原包含硫化氢的碱性水以产生氢气和硫，或以下的方法方法，在该方法中硫化氢被光催化剂分解成氢气和硫，则可以使用少量能量分解为无害物质的硫化氢和生产为有用物质的氢气和硫。换言之，可以有益于便宜地解决环境问题和生产有用的物质。
然而，正如以下所描述的，迄今为止可利用的光催化剂具有要解决的问题。首先，它们的催化活性低。其次，它们是有毒性的。它们的催化活性低，这是因为十分可能的是在对光催化剂施加光时形成的自由电子和空穴可经受复合，以及也十分可能的是由氧化-还原分离的化学物质可复合成初始化合物。
再次，催化剂仅具有短寿命。它们具有的问题是：光溶解。在对光催化剂施加光时形成的自由电子和空穴产生强氧化-还原反应，由该反应不仅仅预期的化学物质，而且催化剂自身被氧化和还原，被溶解和失去它的催化作用。
在这些情况下，JP-A-2001-190964公开了具有高催化活性，没有毒性和寿命长，并克服了上述三个问题的光催化剂。
然而，JP-A-2001-190964仅公开了由ZnS组成的光催化剂。由于ZnS的带隙在紫外范围内，不能采用可见光，如太阳光，无穷尽和清洁的能源直接用于光催化反应。
因此本发明的目的是克服上述的现有技术缺点和提供以下的光催化剂及其生产方法，该光催化剂的催化活性高，且是无毒的，并寿命长，并允许使用可见光直接用于光催化反应和特别适用于氢气产生。
发明内容
由于深入的研究，本发明的发明人通过采用以下说明的特征能够解决上述问题。
因此，本发明如下：
(1)一种包含镉化合物的光催化剂，其具有囊状结构(capsular structure)和具有100nm或更小的平均粒径。
(2)根据以上(1)的光催化剂，其中平均粒径为50nm或更小。
(3)根据以上(1)的光催化剂，其中镉化合物是硫化镉。
(4)根据以上(1)的光催化剂，其特征为负载8-11族金属。
(5)根据以上(4)的光催化剂，其特征在于金属为铂。
(6)根据以上(1)的光催化剂，其具有从它的表面延伸至它的内部的孔。
(7)根据以上(6)的光催化剂，其具有多个这样的孔。
(8)一种生产光催化剂的方法，其包括将镉盐的溶液滴入钠化合物的溶液中。
(9)根据以上(8)的生产光催化剂的方法，其中钠化合物的溶液包含亚硫酸钠。
(10)根据以上(8)的生产光催化剂的方法，其中钠化合物的溶液包含硫化钠。
(11)根据以上(8)的生产光催化剂的方法，其中镉盐是硝酸镉。
(12)一种生产光催化剂的方法，其包括在镉化合物粒子的悬浮液中混合钠化合物的溶液。
(13)根据以上(12)的生产光催化剂的方法，其中镉化合物是氢氧化镉。
(14)根据以上(12)的生产光催化剂的方法，其中镉化合物是氧化镉。
(15)根据以上(12)的生产光催化剂的方法，其中镉化合物粒子的悬浮液是通过混合硝酸镉的溶液与包含氢氧化钠的溶液而制备的。
(16)根据以上(15)的生产光催化剂的方法，其中包含氢氧化钠的溶液包含氯化物。
(17)根据以上(16)的生产光催化剂的方法，其中氯化物是氯化钠。
(18)根据以上(12)的生产光催化剂的方法，其中钠化合物是硫化钠。
(19)根据以上(8)或(12)的生产光催化剂的方法，其中使获得的光催化剂粒子负载8-11族金属。
(20)根据以上(19)的生产光催化剂的方法，其中金属是铂。
(21)根据以上(8)或(12)的生产光催化剂的方法，该方法进一步包括在包含亚硫酸钠的溶液中悬浮获得的光催化剂粒子和对其施加光。
(22)根据以上(21)的生产光催化剂的方法，其中光是可见光。
(23)根据以上(21)的生产光催化剂的方法，其中光是太阳光或假拟太阳光(pseudo-solar light)。
本发明包含镉化合物的光催化剂允许使用可见光，如太阳光，无穷尽和清洁的能源直接用于它的光催化反应，且是无毒的和寿命长。
迄今为止可利用的由镉化合物简单粒子组成的光催化剂仅具有非常低的光能转化效率。
然而，本发明的光催化剂具有囊状结构，该囊状结构具有包含镉化合物的壳(shell)和空腔(cavity)并认为在包含镉化合物的囊状壳外表面和内表面之间存在的电场，使得可以降低由可见光，如太阳光的施加而形成的自由电子和空穴的复合，以及也降低氧化反应产物和还原反应产物的复合，并因此获得高催化活性。
所述的操作机理使得本发明具有高催化活性，是无毒的，且寿命长，并允许使用可见光直接用于它的光催化反应和特别适用于氢气产生。
现在详细描述本发明的光催化剂及其制造方法。
对于本发明的目的，对镉化合物没有特别限制，条件是它具有催化活性，但它可以是，例如，由镉和16族元素组成的化合物，更具体地，硫化镉、硒化镉或碲化镉，尽管硫化镉是最合适的。
对具有囊状结构的本发明光催化剂的平均粒径没有特别限制，条件是它为100nm或更小，但由于更小的粒径优选产生每单位质量更大的表面积，从而因此更高的光谱催化活性，所以它优选为50nm或更小。
由下述方法测定具有囊状结构的本发明光催化剂的平均粒径。
通过电子显微镜拍摄显示数个到数十个催化剂粒子的数张照片，测量单个粒子的主要直径和计算它们的平均值。
本发明的光催化剂优选负载8-11族的金属以具有更高的光催化活性。
8-11族的金属是选自如下的金属：Pt、Ru、Ir、Co、Rh、Cu、Pd和Ni或其氧化物，并且在这些当中优选为铂。对它的负载数量没有特别限制，但优选为0.1-10wt％。
小于0.1wt％呈现产生的氢气数量减少，和催化剂稳定性下降的问题，而大于10wt％呈现不仅仅产生的氢气数量不可预料的降低，而且催化剂制造成本增加的问题。
现在描述本发明光催化剂的结构。
本发明的光催化剂含有壳和空腔，该壳包含镉化合物。本发明光催化剂的壳具有由粒径为1-10m的镉化合物超细粒子层形成的分层结构(stratified structure)，因此与本发明光催化剂相似的光催化剂也称为分层光催化剂。此外，在本发明光催化剂中具有分层结构的壳可能具有以下结构，其中镉和上述16族元素等组分的比例沿它的层厚度变化。因此，认为沿它的层厚度存在的电场使得可以降低由可见光，如太阳光的施加形成的自由电子和空穴的复合也降低氧化反应产物和还原反应产物的复合，并因此获得高催化活性。由于本发明光催化剂中的壳为由粒径为1-10m的镉化合物超细粒子层形成的分层结构，所以它含有由超细粒子中存在的空隙所定义的和彼此连接的无数孔。
图1(A)是作为本发明光催化剂一种形式的硫化镉超细粒子层状物质的集合体的透射电子显微照片。图1(B)是图1(A)的放大部分。
如从照片显然的那样，它具有由数纳米CdS超细粒子形成的囊状结构。
微观区域EDX测量已经证实图1(B)中放大的硫化镉超细粒子层状物质外侧的黑色部分为铂。
尽管对生产本发明光催化剂的方法中没有特别限制，可提及的生产它的最简单方法如下：在包含上述16族元素等的离子的水溶液中，从它们的表面溶解不具有光催化活性的镉化合物的数十到数百纳米粒子，因而在数十到数百纳米粒子溶解部分附近，沉积具有光催化活性的约1-10纳米的镉化合物纳米细粒子。
对不具有光催化活性的镉化合物没有特别限制，但优选是氧化镉或氢氧化镉。
对包含16族元素等的水溶液没有特别限制，但优选是镉化合物的溶液。
因此，可提及包括在氧化镉或氢氧化镉粒子的悬浮液中混合钠化合物溶液的方法，作为制造本发明光催化剂的方法。
对钠化合物没有特别限制，但优选是硫化钠。
通过参考硫化镉作为例子描述上述制造方法的特征，硫化镉是具有光催化活性的镉化合物的优选形式。混合作为原材料的氧化镉或氢氧化镉细粒子和硫化钠水溶液，并如果搅拌混合的溶液，氧化镉或氢氧化镉与水反应，形成溶于水溶液的镉酸根。镉酸根离子与水溶液中硫化钠的硫离子反应，形成硫化镉。硫化镉沉积在作为原材料的氧化镉或氢氧化镉表面上，形成硫化镉细粒子层。在硫化镉细粒子层形成时，水渗透通过该层，到达作为原材料的氧化镉或氢氧化镉的表面和与氧化镉或氢氧化镉反应以形成镉酸根离子。镉酸根离子通过硫化镉细粒子层扩散，达到它的表面和与硫离子反应形成硫化镉，该硫化镉沉积在硫化镉细粒子层上。硫化镉细粒子层的生长使得镉酸根离子难以扩散通过该层，导致偏离化学计量组成的硫化镉沉积。
紫外辐射可用于增加镉化合物(硫化镉)细粒子层的形成速率。将氧化镉或氢氧化镉的细粒子和硫化钠水溶液混合在一起并用紫外线照射，因而氧化镉或氢氧化镉在光下的溶解可促进镉酸根离子的溶解和因此加速镉化合物细粒子层的生长。
也可以溶解硫化氢以增加镉化合物细粒子层的形成速率。由于氧化镉或氢氧化镉较多溶于弱酸溶液，可以将硫化氢溶于氧化镉或氢氧化镉细粒子和水的混合溶液中，以形成包含硫离子的弱酸溶液，来加速镉化合物细粒子层的生长。
可以结合紫外辐射和硫化氢溶解以增加镉化合物细粒子层的形成速率。将氧化镉或氢氧化镉的细粒子，硫化钠水溶液和硫化氢混合在一起并用紫外线照射和搅拌，以加速镉化合物细粒子层的生长到进一步的程度。
所述的这些方法使得可以生产形成本发明光催化剂的镉化合物细粒子层。
在硫化钠(Na2S)的水溶液中，从氧化镉或氢氧化镉粒子的表面溶解氧化镉(CdO)或氢氧化镉(Cd(OH)2)的溶液，形成镉酸根离子(CdO2-)。镉酸根离子与水溶液中硫化钠(Na2S)的硫离子(S2-)反应，形成镉化合物(CdS)。镉化合物沉积在氧化镉或氢氧化镉的表面上，形成镉化合物的细粒子层。在镉化合物细粒子层的形成时，水渗透通过该层，到达作为原材料的氧化镉或氢氧化镉表面并与氧化镉或氢氧化镉反应，形成镉酸根离子。镉酸根离子扩散通过镉化合物的细粒子层并到达它相对于其中它面对氧化镉或氢氧化镉的表面，即它的外表面。在该表面中，镉酸根离子与硫离子反应，形成镉化合物，该镉化合物沉积在镉化合物的细粒子层上，因此认为镉化合物的细粒子层生长了。
认为通过相应于溶解掉部分氧化镉或氢氧化镉以形成镉酸根离子的失去体积，上述的形成工艺引起内部空腔的形成。
认为当化学反应的一种组分由扩散提供时和当反应产物形成所述的扩散层时，扩散层的生长导致所提供的一种组分数量的逐渐降低，和化学组成变化的层的形成。因此，认为形成本发明光催化剂的镉化合物的细粒子层具有如下特征的结构：镉(Cd)和硫(S)的比例在它的厚度方向变化。
上述制造方法使用的不具有光催化活性的镉化合物粒子可以是市售粒子，或适当制备的粒子。
至于不具有光催化活性的镉化合物的制备方法，没有特别限制，但可提及将硝酸镉的溶液与包含氢氧化钠的溶液混合的方法。
可以根据其希望的催化作用适当地控制要制造的光催化剂的粒径，至于控制它的粒径的方法，可提及控制不具有光催化活性的镉化合物粒子的粒径。
对控制镉化合物粒子的粒径的方法，没有特别限制，但当制备镉化合物的粒子时，优选在包含氢氧化钠的溶液中溶解氯化物。
氯化物没有特别限制，但可以是例如，氯化钠或氯化钾，尽管优选是氯化钠。
作为生产本发明光催化剂的方法的另一种形式，可提及直接形成包含具有光催化活性的镉化合物的胶囊的壳，而不采用不具有光催化活性的镉化合物的任何粒子的方法。
作为这样的制造方法，可提及，例如，其中将镉盐溶液滴入钠化合物溶液的方法。
尽管此方法的功能机理不清楚，但认为滴入钠化合物溶液的镉盐首先形成氢氧化镉等的微观固体相，然后立即转变成镉化合物，形成本发明光催化剂的胶囊的壳。
钠化合物的溶液优选包含亚硫酸钠或硫化钠。镉盐优选是硝酸镉。
尽管本发明的光催化剂优选负载上述铂等的8-11族元素，对负载它的方法没有特别限制。
将由上述制造方法等生产的光催化剂粒子优选悬浮在包含亚硫酸钠的溶液中并曝露于光以提高它们的光催化活性。
光优选是可见光，如太阳光或假拟太阳光。
如下是生产本发明光催化剂的具体方法的列举。
根据实施方案第一种形式的光催化剂生产方法：
将氯化钠溶于氢氧化钠的溶液，将硝酸镉的溶液滴入和混入该溶液中和在室温下搅拌该混合溶液以制备白色的氢氧化镉粒子的悬浮液。将硫化钠的溶液与悬浮液混合和搅拌混合物。结果是，获得CdS粒子的悬浮液。然后，将六氯铂酸的溶液加入到悬浮液中以及在搅拌之后，通过使用汞灯类型紫外照射设备，用紫外光照射它。
在上述处理之后，将它通过硝基纤维素膜滤器(具有0.2μm的孔直径)吸滤，采用蒸馏水洗涤和在具有60℃恒温槽中干燥。
根据实施方案第二种形式的光催化剂生产方法：
将硫化钠的溶液和/或亚硫酸钠的溶液采用去离子水稀释，在滴落速率下将硝酸镉的溶液滴入稀释放并搅拌它。结果是，获得囊状CdS粒子的悬浮液。然后，将六氯铂酸的溶液加入到悬浮液中以及在搅拌之后，通过使用汞灯类型紫外照射设备，用紫外光照射它。
在上述处理之后，将它通过硝基纤维素膜滤器吸滤，采用蒸馏水洗涤和在具有60℃恒温槽中干燥。
附图简述
图1(A)是显示本发明的光催化剂形成工艺的照片和(B)是其放大部分。
图2是显示用于测量产生的氢气数量的设备的构造。
图3是比较本发明光催化剂和通常可利用光催化剂产生氢气能力的图。
具体实施方式
以下将通过实施例更具体地描述本发明，当然尽管它们并非打算用来限制本发明的范围。
实施例1
(生产光催化剂的方法1)
将4.0g氯化钠溶于100毫升0.1M氢氧化钠溶液(溶液(1))中。室温下将溶液(1)和100毫升0.01M硝酸镉溶液混合并搅拌。结果是，获得白色的氢氧化镉粒子的悬浮液(溶液(2))。将5ml的0.1M硫化镉溶液与溶液(2)混合。结果是，获得具有在橙色和褐色之间的中间颜色的粒子的悬浮液(溶液(3))。将10ml的9.65×10-3M六氯铂酸溶液加入到溶液(3)中，持续搅拌两分钟(溶液(4))并通过使用汞灯类型紫外照射设备，用紫外光对其照射五分钟(溶液(5))。
通过使用直径为47mm和孔直径为0.2μm的膜滤器将溶液(5)吸滤(6)。将在(6)采用过滤器获得的固体放入干燥器并在室温下干燥到60℃。结果是，在过滤器上获得具有淡红褐色的物质(7)。将在(7)获得的粒子在50ml的0.1M硫化钠溶液和10ml的1M亚硫酸钠溶液的混合物中悬浮并通过使用500W氙灯由假拟太阳光照射悬浮液。
结果是，粒子的颜色从淡红褐色变化到淡绿褐色并产生氢气。在吸滤下过滤悬浮液和采用过滤器干燥获得的光催化剂粉末。结果是，在过滤器上获得淡绿褐色的光催化剂粒子和催化剂粒子重约110mg和粒径为46nm。
实施例2
(生产光催化剂的方法2)
重复实施例1，区别在于在生产光催化剂的方法1(实施例1)的溶液(1)中，使用100ml的0.1M亚硫酸钠溶液代替100ml的0.1M氢氧化钠溶液。在过滤器上获得淡绿褐色的光催化剂粒子，该粒子重约110mg和粒径为62nm。
实施例3
(生产光催化剂的方法3)
将1ml的0.1M硫化钠溶液和1ml的1M亚硫酸钠溶液混合在一起(溶液(1))。采用去离子水将溶液(1)稀释到100ml的总体积(溶液(2))。在13.9ml/min的滴落速率下将10ml的0.05M硝酸镉溶液滴入溶液(2)，并持续搅拌两分钟。结果是，获得具有在黄色和橙色之间中间颜色的粒子的悬浮液(溶液(3))。将1.5ml的9.65×10-3M六氯铂酸溶液加入到溶液(3)中并持续搅拌两分钟(溶液(4))。将溶液(4)通过使用汞灯类型紫外照射设备，采用紫外光照射两分钟。
结果是，获得具有在橙色和褐色之间中间颜色的粒子的悬浮液(溶液(5))。通过使用直径为47mm和孔直径为0.2μm的膜滤器将溶液(5)吸滤(6)。将在(6)采用过滤器获得的固体放入干燥器和在室温下干燥到60℃。结果是，在过滤器上获得具有淡红褐色的物质(7)。将在(7)获得的粒子在50ml的0.1M硫化钠溶液和10ml的1M亚硫酸钠溶液的混合物中悬浮和通过使用500W氙灯，用假拟太阳光照射悬浮液。结果是，粒子的颜色从淡红褐色变化到淡绿褐色和产生氢气。
在吸滤下过滤悬浮液和采用过滤器干燥获得的光催化剂粉末。结果是，在过滤器上获得淡绿褐色的光催化剂粒子和催化剂粒子重约40mg和粒径为70nm。
比较例1
重复实施例1(包括硫化处理和负载铂的处理)，区别在于使用100mg作为市售试剂的CdO(粒径为300-400nm的Kou-Jundo Kagaku-Sha产品)的悬浮液，代替作为根据生产光催化剂的方法1(实施例1)的溶液(2)的粒子悬浮液。在过滤器上获得淡绿褐色的光催化剂粒子和催化剂粒子重约110mg和粒径为355nm。
比较例2
采用去离子水将0.5ml的0.1M硫化钠溶液稀释到50ml的总体积(溶液(2))。将50ml的0.01M硝酸镉溶液放入溶液(2)和与溶液(2)混合。结果是，获得具有在橙色和褐色之间中间颜色(和初级粒径为5nm)的CdS粒子悬浮液(溶液(3))。重复实施例1的步骤(4)和(5)(负载铂的处理)，区别在于使用的溶液(3)和在过滤器上获得具有暗褐色和不具有囊状结构的光催化剂粒子，该粒子重约50mg和粒径为7nm。
比较例3
重复比较例2。然而消除重复实施例1的步骤4和5(负载铂的处理)。在过滤器上获得具有橙色和褐色之间中间颜色和不具有囊状结构的光催化剂粒子，该粒子重约50mg和粒径为6nm。
比较例4
重复包括消除负载铂的处理步骤的比较例3，区别在于使用100mg作为市售试剂的CdS(粒径为30-40nm的Kou-Jundo Kagaku-Sha产品)的悬浮液，代替根据比较例3的制备CdS粒子，并在过滤器上获得具暗褐色和不具有囊状结构的光催化剂粒子。催化剂粒子重约100mg和粒径为42nm。
<光催化剂的评价>
由以下所述的测试方法测量从上述实施例和比较例获得该光催化剂光催化剂粒子产生的氢气数量。
(测量产生的氢气数量的测试方法)
向包括滴定管的测量产生氢气数量的设备中加入100mg光催化剂粒子。然后，向测量产生氢气数量的设备中加入140ml的0.1M硫化钠溶液。
从设备下部通过使用500W氙灯施加强度为50mW/cm2的假拟太阳光和每十分钟测量产生的氢气数量。
在图2中显示用于测量产生的氢气数量的设备。设备由如下部分组成：由石英玻璃组成的光响应部分，测量产生的氢气数量的氢气测量部分2，贮存体积相应于产生的氢气和因此防止氢气压力升高的硫化钠溶液3的溶液储槽，用于发射假拟太阳光的500W氙灯5，用于收集假拟太阳光6的透镜L，和用于反射假拟太阳光6和由其辐射光催化剂7的反射镜8，如图2中所示。当开始光分解反应时，整个系统填充有硫化钠的水溶液3，引起一定数量的光催化剂7在光响应部分1底部沉降，关闭用于收集产生的氢气的端口9和开启500W氙灯。由氢气测量部分7在辐射时间的具体间隔下测量产生的氢气数量。
<测量产生的氢气数量的测试结果>
图3显示产生的氢气数量对可见光辐射时间长度的依赖性。如从显示能力比较的图显然的那样，本发明实施例的所有光催化剂显示上述的令人满意结果，但测量由比较例的光催化剂产生的氢气数量的测试结果都不令人满意。
特别注意到实施例1的光催化剂粒子显示在辐射开始之后一小时74.8ml/h的最大氢气产生速率和在辐射开始之后四小时期间210.3ml的产生氢气总量，和根据实施例3的光催化剂粒子显示在辐射开始之后一小时70.8ml/h的最大氢气产生速率和在辐射开始之后四小时期间189.2ml的产生氢气总量。
工业实用性
如从以上描述显然的那样，本发明的光催化剂的催化活性高，是无毒的，且寿命长，并允许使用可见光直接用于它的光催化反应和适用于氢气产生等。
本发明的光催化剂有益于解决环境问题和显示如下的实际优点：例如，如果它用于分解硫化氢以生产氢气和硫的方法，则允许有用物质的便宜生产。
Claims (23)
1.一种包含镉化合物的光催化剂，其具有囊状结构和具有100nm或更小的平均粒径。
2.根据权利要求1的光催化剂，其中平均粒径为50nm或更小。
3.根据权利要求1的光催化剂，其中镉化合物是硫化镉。
4.根据权利要求1的光催化剂，其特征为负载8-11族金属。
5.根据权利要求4的光催化剂，其特征在于金属为铂。
6.根据权利要求1的光催化剂，其具有从它的表面延伸至它的内部的孔。
7.根据权利要求6的光催化剂，其具有多个这样的孔。
8.一种生产权利要求1的光催化剂的方法，其包括将镉盐的溶液滴入钠化合物的溶液中。
9.根据权利要求8的生产光催化剂的方法，其中钠化合物的溶液包含亚硫酸钠。
10.根据权利要求8的生产光催化剂的方法，其中钠化合物的溶液包含硫化钠。
11.根据权利要求8的生产光催化剂的方法，其中镉盐是硝酸镉。
12.一种生产权利要求1的光催化剂的方法，其包括在镉化合物粒子的悬浮液中混合钠化合物的溶液。
13.根据权利要求12的生产光催化剂的方法，其中镉化合物是氢氧化镉。
14.根据权利要求12的生产光催化剂的方法，其中镉化合物是氧化镉。
15.根据权利要求12的生产光催化剂的方法，其中镉化合物粒子的悬浮液是通过混合硝酸镉的溶液与包含氢氧化钠的溶液而制备的。
16.根据权利要求15的生产光催化剂的方法，其中包含氢氧化钠的溶液包含氯化物。
17.根据权利要求16的生产光催化剂的方法，其中氯化物是氯化钠。
18.根据权利要求12的生产光催化剂的方法，其中钠化合物是硫化钠。
19.根据权利要求8或12的生产光催化剂的方法，其中使获得的光催化剂粒子负载8-11族金属。
20.根据权利要求19的生产光催化剂的方法，其中金属是铂。
21.根据权利要求8或12的生产光催化剂的方法，该方法进一步包括在包含亚硫酸钠的溶液中悬浮获得的光催化剂粒子和对其施加光。
22.根据权利要求21的生产光催化剂的方法，其中光是可见光。
23.根据权利要求21的生产光催化剂的方法，其中光是太阳光或假拟太阳光。
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