CN102407103A - 一种可见光催化光解水制氢催化材料的制备方法 - Google Patents

一种可见光催化光解水制氢催化材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102407103A
CN102407103A CN2011102737786A CN201110273778A CN102407103A CN 102407103 A CN102407103 A CN 102407103A CN 2011102737786 A CN2011102737786 A CN 2011102737786A CN 201110273778 A CN201110273778 A CN 201110273778A CN 102407103 A CN102407103 A CN 102407103A
Authority
CN
China
Prior art keywords
water
bacr
temperature
catalytic
solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011102737786A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102407103B (zh
Inventor
姚秉华
姜海霞
王寿平
吴茜
杨洁
刘伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian University of Technology
Original Assignee
Xian University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian University of Technology filed Critical Xian University of Technology
Priority to CN2011102737786A priority Critical patent/CN102407103B/zh
Publication of CN102407103A publication Critical patent/CN102407103A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102407103B publication Critical patent/CN102407103B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/133—Renewable energy sources, e.g. sunlight

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明涉及一种可见光催化光解水制氢催化材料的制备方法，主要特征是利用硝酸钡和硝酸铬为主要原料，采用EDTA、柠檬酸和酒石酸等为复合络合剂溶胶-凝胶法制备复合氧化物BaCr2O4。该复合氧化物经干燥、粉碎后，浸渍于一定浓度的硝酸铈溶液中，磁力搅拌3h，静置。然后加热蒸干水分，并在120℃下干燥10h，继而在350℃下焙烧10h，最后在1200℃下煅烧12h，即得到掺杂型Ce/BaCr2O4光催化材料。该催化材料与RuO2/TiO2纳米晶光催化剂相比，原料易得、成本低，催化制氢效率高，且具有可见光催化活性，能充分转化利用太阳能，易于应用推广。

Description

一种可见光催化光解水制氢催化材料的制备方法
技术领域
本发明属于材料制备技术领域，涉及一种光催化材料的制备方法，具体涉及一种可见光催化光解水制氢催化材料的制备方法。
背景技术
自从20世纪70年代初日本科学家Fujishima和Honda发现TiO2电极上的光电解水产氢现象后，光催化制氢的研究引起人们的广泛关注。而目前光催化制氢主要存在两方面的问题，一方面是具有与太阳光谱较为匹配能隙的半导体如(WO3、CdS)等存在光腐蚀及有毒等问题，而p-型InP、GaP、GaInP2等虽具有理想的能隙，且一定程度上抗光腐蚀，因其能级与光解水能级不匹配，需施以偏压才可实现光解水；另一方面，光化学稳定的半导体氧化物如TiO2，因其能隙较宽、可见光范围内光量子效率较低等问题的存在，其在应用方面受到了限制。BaCr2O4是一种具有尖晶石结构的化合物，现有的制备方法是利用BaCO3和Cr2O3固相混合、高温煅烧而成，有一定光催化制氢效果，但在可见光下催化活性较低，应用推广受到限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种可见光催化光解水制氢催化材料的制备方法，以解决目前光催化光解水制氢效率低、利用太阳能不充分的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种可见光催化光解水制氢催化材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，
首先将EDTA溶于氨水，配成2mol/L的EDTA溶液；
步骤2，
按照物质的量比为1∶2将Ba(NO3)2和Cr(NO3)3溶于去离子水中，配成混合溶液，然后向混合溶液中加入步骤1配置好的EDTA溶液，使EDTA的物质的量与总的金属离子的物质的量相同，然后加入辅助络合剂并搅拌，再用氨水调节溶液pH值为5～7；
步骤3，
将步骤2配置好的混合溶液放入70～80℃的水浴中，电动搅拌至液体可以拉丝后停止水浴加热，自然冷却至常温后，得到凝胶；
步骤4，
将步骤3得到的凝胶在120℃的温度下干燥5～10h，得到干凝胶，再将干凝胶在350℃下焙烧5～10h，然后在800～1000℃下煅烧8～12h，粉碎研磨后得到粉状的BaCr2O4催化剂；
步骤5，
按照Ce∶BaCr2O4摩尔比为0.01～0.03∶1的比例称取硝酸铈铵和步骤4制备好的BaCr2O4粉末，先将称取好的硝酸铈铵溶解于水中，然后将BaCr2O4粉体超声波分散于硝酸铈铵溶液中10～15min，然后磁力搅拌2～5h，室温下静置不少于12小时，之后在100℃的温度下加热蒸干水分，干燥研磨，在1200～1500℃的温度下煅烧10～15h，之后研磨即得到掺杂型纳米Ce/BaCr2O4催化材料。
本发明的特点还在于，
其中辅助络合剂为柠檬酸、酒石酸或草酸，加入量与溶液中硝酸根的物质的量相同。
本发明的提供的制备方法操作简便，与纳米TiO2相比，能充分利用太阳能，可以解决目前光催化制氢方法中可见光利用率低的问题，通过掺杂提高了BaCr2O4的光催化活性，有利于推广应用。
附图说明
图1是本发明方法所制备的Ce/BaCr2O4可见光催化材料与现有方法制备的RuO2/TiO2、纯BaCr2O4光催化材料光解水制氢的对比曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供一种可见光催化光解水制氢催化材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，
首先将EDTA溶于氨水，配成2mol/L的EDTA溶液；
步骤2，
按照物质的量比为1∶2将Ba(NO3)2和Cr(NO3)3·9H2O溶于水，配成混合溶液，然后向混合溶液中加入步骤1配置好的EDTA溶液，保持EDTA的物质的量与总的金属离子的物质的量相同，然后再加入与硝酸根的物质的量相同的辅助络合剂，辅助络合剂为柠檬酸、酒石酸、草酸的其中一种，搅拌使其溶解，再用氨水调节溶液pH值为5～7；
步骤3，
将步骤2配置好的混合溶液放入70～80℃的水浴中，电动搅拌至液体可以拉丝，停止水浴加热，自然冷却至常温后，得到凝胶；
步骤4，
将步骤3得到的凝胶在120℃的温度下干燥5～10h，得到干凝胶，再将干凝胶在350℃下焙烧5～10h，然后在800～1000℃下煅烧8～12h，粉碎研磨后即得到绿色粉状的BaCr2O4催化剂；
步骤5，
按照Ce∶BaCr2O4摩尔比为0.01～0.03∶1的比例称取硝酸铈铵和步骤4制备好的BaCr2O4粉末，先将称取好的硝酸铈铵溶解于水中，然后将BaCr2O4粉体超声波分散于硝酸铈铵溶液中10～15min，然后磁力搅拌2～5h，室温下静置至少12小时，之后在100℃的温度下加热蒸干水分，干燥研磨，在1200～1500℃下煅烧10～15h，研磨即得到掺杂型纳米Ce/BaCr2O4催化材料。
实施例1
按照物质的量比1∶2的比例，分别称取Ba(NO3)21.31g和Cr(NO3)3·9H2O2.38g于烧杯中，用去离子水溶解，然后向混合溶液中加入7.7g柠檬酸，搅拌使其溶解，再加入2mol/L EDTA溶液7.5mL。用氨水调节酸碱度至pH＝6。然后将混合溶液放入80℃的水浴中，恒温搅拌一定时间。在搅拌过程中，溶液粘度不断增加，直至体系可以拉丝，停止水浴加热。放置在空气中冷却，得到凝胶。将其在120℃的温度下干燥6h，得到干凝胶。将干凝胶在350℃下焙烧6h，然后在1000℃下煅烧8h，即得到绿色粉体的BaCr2O4催化剂。按照Ce∶BaCr2O4摩尔比为0.01∶1称取Ce(NO3)4NH4NO30.033g于烧杯中，加适量水溶解，然后加入1.0gBaCr2O4粉体，超声分散15min后，磁力搅拌3h，在室温下静置至少12小时。然后在100℃的温度下加热蒸干水分。将样品在1200℃下煅烧12h，即得到掺杂型的催化材料Ce/BaCr2O4。
实施例2
按照化学计量比1∶2的比例，分别称取Ba(NO3)22.62g和Cr(NO3)3·9H2O4.76g于烧杯中，用去离子水溶解，然后向混合溶液中加入15.4g草酸，搅拌使其溶解，再加入2mol/L EDTA溶液15mL。用氨水调节酸碱度至pH＝7。然后将混合溶液放入75℃的水浴中，恒温搅拌。在搅拌过程中，溶胶粘度不断增加，直至体系可以拉丝，停止水浴加热。放置在空气中冷却，得到凝胶。将其在120℃下干燥10h，得到干凝胶。将干凝胶在350℃下焙烧10h，然后在900℃下煅烧12h，即得到绿色粉体的BaCr2O4催化剂。按照Ce∶BaCr2O4摩尔比为0.02∶1称取Ce(NO3)4NH4NO30.066g于烧杯中，加适量水溶解，然后加入2.0gBaCr2O4粉体，超声分散10min后，磁力搅拌2h，在室温下静置至少12小时。然后在100℃的温度下加热蒸干水分。将样品在1300℃下煅烧10h，即得到掺杂型的催化材料Ce/BaCr2O4。
实施例3
按照化学计量比1∶2的比例，分别称取Ba(NO3)22.62g和Cr(NO3)3·9H2O4.76g于烧杯中，用去离子水溶解，然后向混合溶液中加入15.4g酒石酸，搅拌使其溶解，再加入2mol/L EDTA溶液15mL。用氨水调节酸碱度至pH＝5。然后将混合溶液放入70℃的水浴中，恒温搅拌。在搅拌过程中，溶胶粘度不断增加，直至体系可以拉丝，停止水浴加热。放置在空气中冷却，得到凝胶。将其在120℃下干燥5h，得到干凝胶。将干凝胶在350℃下焙烧5h，然后在800℃下煅烧10h，即得到绿色粉体的BaCr2O4催化剂。按照Ce∶BaCr2O4摩尔比为0.03∶1称取Ce(NO3)4NH4NO30.13g于烧杯中，加适量水溶解，然后加入2.0gBaCr2O4粉体，超声分散13min后，磁力搅拌5h，在室温下静置至少12小时。然后在100℃的温度下加热蒸干水分。将样品在1500℃下煅烧15h，即得到掺杂型的催化材料Ce/BaCr2O4。
图1为本发明方法制备的Ce/BaCr2O4可见光催化材料与现有方法制备的RuO2/TiO2、纯BaCr2O4光催化材料光解水制氢的效果对比图。其中，实验条件为：光源为125W氙灯，反应器的体积为290mL，反应液100mL(90mL去离子水+10mL甲醇)，催化剂的加入量均为0.5g，磁力搅拌溶液。①为RuO2/TiO2的光催化制氢曲线；②为纯BaCr2O4的光催化制氢曲线；③为本发明方法制备的Ce/BaCr2O4光催化制氢曲线。由图可见，本发明方法制备的Ce/BaCr2O4光催化剂经可见光催化所得氢气产量为上述三者中最高。

Claims (2)

1.一种可见光催化光解水制氢催化材料的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1，
首先将EDTA溶于氨水，配成2mol/L的EDTA溶液；
步骤2，
按照物质的量比为1∶2将Ba(NO3)2和Cr(NO3)3溶于去离子水中，配成混合溶液，然后向混合溶液中加入步骤1配置好的EDTA溶液，使EDTA的物质的量与总的金属离子的物质的量相同，然后加入辅助络合剂并搅拌，再用氨水调节溶液pH值为5～7；
步骤3，
将步骤2配置好的混合溶液放入70～80℃的水浴中，电动搅拌至液体可以拉丝后停止水浴加热，自然冷却至常温后，得到凝胶；
步骤4，
将步骤3得到的凝胶在120℃的温度下干燥5～10h，得到干凝胶，再将干凝胶在350℃下焙烧5～10h，然后在800～1000℃下煅烧8～12h，粉碎研磨后得到粉状的BaCr2O4催化剂；
步骤5，
按照Ce∶BaCr2O4摩尔比为0.01～0.03∶1的比例称取硝酸铈铵和步骤4制备好的BaCr2O4粉末，先将称取好的硝酸铈铵溶解于水中，然后将BaCr2O4粉体超声波分散于硝酸铈铵溶液中10～15min，然后磁力搅拌2～5h，室温下静置不少于12小时，之后在100℃的温度下加热蒸干水分，干燥研磨，在1200～1500℃的温度下煅烧10～15h，之后研磨即得到掺杂型纳米Ce/BaCr2O4催化材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述辅助络合剂为柠檬酸、酒石酸或草酸，加入量与溶液中硝酸根的物质的量相同。
CN2011102737786A 2011-09-15 2011-09-15 一种可见光催化光解水制氢催化材料的制备方法 Expired - Fee Related CN102407103B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011102737786A CN102407103B (zh) 2011-09-15 2011-09-15 一种可见光催化光解水制氢催化材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011102737786A CN102407103B (zh) 2011-09-15 2011-09-15 一种可见光催化光解水制氢催化材料的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102407103A true CN102407103A (zh) 2012-04-11
CN102407103B CN102407103B (zh) 2013-02-13

Family

ID=45909628

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011102737786A Expired - Fee Related CN102407103B (zh) 2011-09-15 2011-09-15 一种可见光催化光解水制氢催化材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102407103B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110433828A (zh) * 2018-04-04 2019-11-12 乐清市华尊电气有限公司 光解水制氢的复合催化剂材料
CN115155625A (zh) * 2022-06-24 2022-10-11 江西理工大学 一种新型多结纳米催化剂及其制备方法和应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005087371A1 (ja) * 2004-03-12 2005-09-22 National Institute For Materials Science 可視光応答性複合酸化物系光触媒とそれを用いた有害化学物質分解除去方法
CN101559371A (zh) * 2009-05-08 2009-10-21 武汉理工大学 对可见光响应的含钼半导体光催化材料及其制备方法和用途

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005087371A1 (ja) * 2004-03-12 2005-09-22 National Institute For Materials Science 可視光応答性複合酸化物系光触媒とそれを用いた有害化学物質分解除去方法
CN101559371A (zh) * 2009-05-08 2009-10-21 武汉理工大学 对可见光响应的含钼半导体光催化材料及其制备方法和用途

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DEFA WANG ET AL.: "A new spinel-type photocatalyst BaCr2O4 for H2 evolution under UV and visible light irradiation", 《CHEMICAL PHYSICS LETTERS》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110433828A (zh) * 2018-04-04 2019-11-12 乐清市华尊电气有限公司 光解水制氢的复合催化剂材料
CN115155625A (zh) * 2022-06-24 2022-10-11 江西理工大学 一种新型多结纳米催化剂及其制备方法和应用
CN115155625B (zh) * 2022-06-24 2023-08-04 江西理工大学 一种多结纳米催化剂及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN102407103B (zh) 2013-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102580721B (zh) 微波水热制备TiO2/BiVO4复合光催化剂的方法
CN102249305A (zh) 一种微波水热法合成单斜相和四方相共混的高催化活性的钒酸铋粉体的方法
CN107308957B (zh) 一种球状Bi2S3/Bi2WO6异质结光催化材料的制备方法
CN106602053B (zh) 一种含氧化铝掺杂的钛酸锂复合负极材料的制备方法
CN103240073B (zh) 一种Zn2+掺杂BiVO4可见光催化剂及其制备方法
CN101032691B (zh) 一种溶胶凝胶法制备氮氟共掺杂二氧化钛光催化剂的方法
CN103157461A (zh) 一种纳米光催化剂钨酸铋及其制备方法
CN106925304A (zh) Bi24O31Br10/ZnO复合可见光催化剂及其制备方法
CN101879443B (zh) 一种高效率类硼酸锶光催化剂
CN104307501A (zh) 一种作为光催化剂的纳米氧化锌的制备方法
CN107857301A (zh) 一种钙铁型Ca2Fe2O5催化剂制备方法
CN104528799A (zh) 一种镁基稀土六铝酸盐超细粉体的制备方法
CN109786815A (zh) 一种Nasicon型钠离子固体电解质及其制备方法和应用
CN104128174A (zh) 二元掺杂铈锆载体催化剂及其制备方法
CN101244381B (zh) TiO2-Al2O3复合纳米粉体材料的制备方法
CN102989444B (zh) 一种铈离子掺杂三氧化钨催化剂及其制备方法及其应用
CN102407103B (zh) 一种可见光催化光解水制氢催化材料的制备方法
CN102249275A (zh) 一种制备高烧结活性光电级高纯氧化铝的方法
CN104226320B (zh) 钒硼共掺杂二氧化钛与氧化镍复合光催化剂的制备方法
CN103464138A (zh) 一种镱掺杂钒酸铋可见光光催化剂及其制备方法和应用
CN101891236A (zh) 合成单分散性钐掺杂稀土氧化铈纳米晶的方法
CN109289830A (zh) 一种制备稀土铈掺杂氧化锌的方法
CN103611527A (zh) 一种可见光响应Ce掺杂Bi2WO6微晶及其制备方法和应用
CN102676164B (zh) 一种球形钼酸钙基红色荧光粉及其制备方法
CN102500373B (zh) Fe3+、N共掺杂二氧化钛纤维多孔膜的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130213

Termination date: 20150915

EXPY Termination of patent right or utility model