CN113181903A - 一种纳米花瓣状Mn掺杂TiO2-CeO2异质结光催化产氢材料的制法 - Google Patents
一种纳米花瓣状Mn掺杂TiO2-CeO2异质结光催化产氢材料的制法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113181903A CN113181903A CN202110471047.6A CN202110471047A CN113181903A CN 113181903 A CN113181903 A CN 113181903A CN 202110471047 A CN202110471047 A CN 202110471047A CN 113181903 A CN113181903 A CN 113181903A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- shaped
- petal
- hydrogen production
- tio
- nano
- 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.)
- Withdrawn
Links
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 title claims abstract description 47
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 43
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 43
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 43
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 17
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 49
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims description 27
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 18
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 18
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 18
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 18
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 18
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 18
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 16
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 15
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 15
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims description 13
- LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M Cetrimonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 12
- 229920001503 Glucan Polymers 0.000 claims description 12
- DCKVFVYPWDKYDN-UHFFFAOYSA-L oxygen(2-);titanium(4+);sulfate Chemical compound [O-2].[Ti+4].[O-]S([O-])(=O)=O DCKVFVYPWDKYDN-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 12
- 229910000348 titanium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 claims description 11
- 229910000357 manganese(II) sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 10
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- 230000006798 recombination Effects 0.000 abstract description 9
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 7
- 238000005215 recombination Methods 0.000 abstract description 7
- 230000032900 absorption of visible light Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 22
- 239000005457 ice water Substances 0.000 description 8
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 3
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000010436 fluorite Substances 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000956 nontoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/32—Manganese, technetium or rhenium
- B01J23/34—Manganese
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/04—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of inorganic compounds, e.g. ammonia
- C01B3/042—Decomposition of water
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明涉及光催化制氢技术领域，一种纳米花瓣状Mn掺杂TiO2‑CeO2异质结光催化产氢材料，Mn掺杂使少量的Mn离子进入TiO2晶格或间隙中，因此在TiO2的价带与导带之间产生中间能级，降低了TiO2的禁带宽度，提高了对可见光的吸收，同时Mn掺杂也能作为光生电子‑空穴的再结合中心，捕获光生电子，抑制光生电子‑空穴复合，纳米花瓣状Mn掺杂TiO2与花状纳米CeO2，由于特殊的形貌，都具有非常高的比表面积，提高了对光能的利用率，提供了更多的活性光催化活性位点，氧化物中的Ti和Ce发生相互作用，形成杂质能级，导致吸收带边发生了红移，并形成异质结构，并降低了光生电子‑空穴复合率，从而提高了复合材料的光催化产氢性能。
Description
技术领域
本发明涉及光催化制氢技术领域，具体为一种纳米花瓣状Mn掺杂TiO2-CeO2异质结光催化产氢材料的制法。
背景技术
随着社会的不断发展，地球的能源资源也在飞速的消耗，能源枯竭的危机迫在眉睫，因此对于新能源的研究也越来越受到重视，氢能，作为一种清洁、高效的行能源，被普遍认为是最理想的清洁能源，因此，在首次发现可以通过光催化分解水制氢之后，光催化制氢便成为了一个经久不衰的研究热点，因此越来越多的光催化产氢材料相继出现，目前主要的光催化产氢材料有CdS、MoS2、ZnO、TiO2等等，其中TiO2由于其优异的光、电化学性能，是目前研究的最多的光催化材料之一。
虽然TiO2半导体由于具有稳定、无毒、高活性等优点，被研究用于光催化制氢，但是纯TiO2不仅拥有较宽的带隙，对可见光的利用率低，同时还有较高的光生电子-空穴复合率，影响了其光催化活性，使TiO2的光催化制氢效率不高，因此通常使用形貌调控、掺杂、以及与其他材料形成异质结构等方式来降低光生电子-空穴复合率，或者降低带隙，提高对可见光的吸收，从而制备光催化制氢性能良好的TiO2复合材料。
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种纳米花瓣状Mn掺杂TiO2-CeO2异质结光催化产氢材料的制法，解决了TiO2光生电子-空穴复合严重，光催化制氢性能较低的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种纳米花瓣状Mn掺杂TiO2-CeO2异质结光催化产氢材料制备方法包括以下步骤：
(1)在冰水浴中，将硫酸钛与十六烷基三甲基溴化铵加入至去离子水中，再滴加葡聚糖溶液与MnSO4，磁力搅拌2-3h后，转入聚四氟乙烯内胆中，于高压反应釜中，进行水热反应，冷却洗涤、抽滤、真空干燥，再将产物转移至电阻炉中，加热去除模版，得到纳米花瓣状Mn掺杂TiO2；
(2)将纳米花瓣状Mn掺杂TiO2、活性炭与Ce(NO3)3加入至去离子水中，超声分散，再加入尿素，将混合液转移至聚四氟乙烯内胆中，于水热反应釜内，水热反应，洗涤、真空干燥，再置于电阻炉中，加热除去模版，得到纳米花瓣状Mn掺杂TiO2-CeO2异质结光催化产氢材料。。
优选的，所述步骤(1)中硫酸钛、十六烷基三甲基溴化铵、葡聚糖与MnSO4的质量比为100:10-20:80-120:0.4-1.5。
优选的，所述步骤(1)中水浴反应，先于110-130℃下反应3-6h，再加热至160-200℃，反应8-12h。
优选的，所述步骤(1)中加热除去模版过程的升温速率为5-10℃/min，温度为550-650℃，反应时间为1-2h。
优选的，所述步骤(2)中纳米花瓣状Mn掺杂TiO2、活性炭与Ce(NO3)3与尿素的质量比为100:240-300:50-90:60-100。
优选的，所述步骤(2)中水热反应温度为140-160℃，反应时间为8-12h。
优选的，所述步骤(2)中加热除去模版过程的升温速率为10-15℃/min，温度为400-500℃，反应时间为2-4h。
(三)有益的技术效果
与现有技术相比，本发明具备以下实验原理和有益技术效果：
该一种纳米花瓣状Mn掺杂TiO2-CeO2异质结光催化产氢材料，将硫酸钛作为钛源，十六烷基三甲基溴化铵作为表面活性剂，葡聚糖作为模版剂，再加入MnSO4，通过水热反应，再经过高温除去模版，制备得到纳米花瓣状Mn掺杂TiO2，并在制备花状纳米CeO2的过程中加入使纳米花瓣状Mn掺杂TiO2，并加入活性炭立方萤石结构的CeO2倾向于长成对称性形貌的晶体生长趋势，使形成的花状纳米CeO2沉积在纳米花瓣状Mn掺杂TiO2表面，得到纳米花瓣状Mn掺杂TiO2-CeO2异质结光催化产氢材料，Mn掺杂使少量的Mn离子进入TiO2晶格或间隙中，因此在TiO2的价带与导带之间产生中间能级，因此光生载流子可以通过这些中间能级发生跃迁，因此降低了TiO2的禁带宽度，提高了对可见光的吸收，使TiO2在可见光范围内也具有了光催化活性，提高了可见光的利用率，同时Mn掺杂也能作为光生电子-空穴的再结合中心，捕获光生电子，抑制光生电子-空穴复合，提高材料的光催化活性。
该一种纳米花瓣状Mn掺杂TiO2-CeO2异质结光催化产氢材料，通过加入表面活性剂以及煅烧除去模版的方式控制形貌，合成了纳米花瓣状Mn掺杂TiO2与花状纳米CeO2，由于特殊的形貌，都具有非常高的比表面积，提高了对光能的利用率，提供了更多的活性光催化活性位点，增强了可见光能的吸收，从而提高了复合材料的光催化性能。
该一种纳米花瓣状Mn掺杂TiO2-CeO2异质结光催化产氢材料，通过在合成花状纳米CeO2的过程中加入纳米花瓣状Mn掺杂TiO2，得到纳米花瓣状Mn掺杂TiO2-CeO2异质结光催化产氢材料，复合后的光催化材料由于氧化物中的Ti和Ce发生相互作用，使两者形成杂质能级，导致吸收带边发生了红移，提高了对可见光区的吸收，同时由于TiO2与CeO2有这不同的禁带宽度，两者能带匹配，形成异质结构，并且CeO2的导带位置较高，使光生电子进入TiO2的导带，而光生空穴则向从CeO2转移，而促使光生载流子分离，降低了光生电子-空穴复合率，从而提高了复合材料的光催化产氢性能，在添加牺牲试剂后，进一步使电荷在光催化剂表面转移，使空穴无法与水反应生成氧气，阻碍了载流子复合，更好的使到导带上的光生电子将水还原成氢气。
具体实施方式
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：所述一种纳米花瓣状Mn掺杂TiO2-CeO2异质结光催化产氢材料制备方法如下：
(1)在冰水浴中，将硫酸钛与十六烷基三甲基溴化铵加入至去离子水中，再滴加葡聚糖溶液与MnSO4，四者的质量比为100:10-20:80-120:0.4-1.5，磁力搅拌2-3h后，转入聚四氟乙烯内胆中，于高压反应釜中，进行水热反应，先于110-130℃下反应3-6h，再加热至160-200℃，反应8-12h，冷却洗涤、抽滤、真空干燥，再将产物转移至电阻炉中，加热去除模版，加热除去模版过程的升温速率为5-10℃/min，温度为550-650℃，反应时间为1-2h，得到纳米花瓣状Mn掺杂TiO2；
(2)将纳米花瓣状Mn掺杂TiO2、活性炭与Ce(NO3)3加入至去离子水中，超声分散，再加入尿素，四者的质量比为100:240-300:50-90:60-100，将混合液转移至聚四氟乙烯内胆中，于水热反应釜内，于140-160℃，反应8-12h，洗涤、真空干燥，再置于电阻炉中，加热除去模版，加热除去模版过程的升温速率为10-15℃/min，温度为400-500℃，反应时间为2-4h，得到纳米花瓣状Mn掺杂TiO2-CeO2异质结光催化产氢材料。
实施例1
(1)在冰水浴中，将硫酸钛与十六烷基三甲基溴化铵加入至去离子水中，再滴加葡聚糖溶液与MnSO4，四者的质量比为100:10:80:0.4，磁力搅拌2h后，转入聚四氟乙烯内胆中，于高压反应釜中，进行水热反应，先于110℃下反应3h，再加热至160℃，反应8h，冷却洗涤、抽滤、真空干燥，再将产物转移至电阻炉中，加热去除模版，加热除去模版过程的升温速率为5℃/min，温度为550℃，反应时间为1h，得到纳米花瓣状Mn掺杂TiO2；
(2)将纳米花瓣状Mn掺杂TiO2、活性炭与Ce(NO3)3加入至去离子水中，超声分散，再加入尿素，四者的质量比为100:240:50:60，将混合液转移至聚四氟乙烯内胆中，于水热反应釜内，于140℃，反应8h，洗涤、真空干燥，再置于电阻炉中，加热除去模版，加热除去模版过程的升温速率为10℃/min，温度为400℃，反应时间为2h，得到纳米花瓣状Mn掺杂TiO2-CeO2异质结光催化产氢材料。
实施例2
(1)在冰水浴中，将硫酸钛与十六烷基三甲基溴化铵加入至去离子水中，再滴加葡聚糖溶液与MnSO4，四者的质量比为100:14:90:0.6，磁力搅拌2.5h后，转入聚四氟乙烯内胆中，于高压反应釜中，进行水热反应，先于120℃下反应4h，再加热至170℃，反应9h，冷却洗涤、抽滤、真空干燥，再将产物转移至电阻炉中，加热去除模版，加热除去模版过程的升温速率为7℃/min，温度为600℃，反应时间为1.5h，得到纳米花瓣状Mn掺杂TiO2；
(2)将纳米花瓣状Mn掺杂TiO2、活性炭与Ce(NO3)3加入至去离子水中，超声分散，再加入尿素，四者的质量比为100:260:60:75，将混合液转移至聚四氟乙烯内胆中，于水热反应釜内，于150℃，反应9h，洗涤、真空干燥，再置于电阻炉中，加热除去模版，加热除去模版过程的升温速率为12℃/min，温度为440℃，反应时间为3h，得到纳米花瓣状Mn掺杂TiO2-CeO2异质结光催化产氢材料。
实施例3
(1)在冰水浴中，将硫酸钛与十六烷基三甲基溴化铵加入至去离子水中，再滴加葡聚糖溶液与MnSO4，四者的质量比为100:16:100:1，磁力搅拌2.5h后，转入聚四氟乙烯内胆中，于高压反应釜中，进行水热反应，先于120℃下反应5h，再加热至180℃，反应10h，冷却洗涤、抽滤、真空干燥，再将产物转移至电阻炉中，加热去除模版，加热除去模版过程的升温速率为8℃/min，温度为600℃，反应时间为1.5h，得到纳米花瓣状Mn掺杂TiO2；
(2)将纳米花瓣状Mn掺杂TiO2、活性炭与Ce(NO3)3加入至去离子水中，超声分散，再加入尿素，四者的质量比为100:260:80:90，将混合液转移至聚四氟乙烯内胆中，于水热反应釜内，于155℃，反应10h，洗涤、真空干燥，再置于电阻炉中，加热除去模版，加热除去模版过程的升温速率为14℃/min，温度为460℃，反应时间为3h，得到纳米花瓣状Mn掺杂TiO2-CeO2异质结光催化产氢材料。
实施例4
(1)在冰水浴中，将硫酸钛与十六烷基三甲基溴化铵加入至去离子水中，再滴加葡聚糖溶液与MnSO4，四者的质量比为100:20:120:1.5，磁力搅拌3h后，转入聚四氟乙烯内胆中，于高压反应釜中，进行水热反应，先于130℃下反应6h，再加热至200℃，反应12h，冷却洗涤、抽滤、真空干燥，再将产物转移至电阻炉中，加热去除模版，加热除去模版过程的升温速率为10℃/min，温度为650℃，反应时间为2h，得到纳米花瓣状Mn掺杂TiO2；
(2)将纳米花瓣状Mn掺杂TiO2、活性炭与Ce(NO3)3加入至去离子水中，超声分散，再加入尿素，四者的质量比为100:300:90:100，将混合液转移至聚四氟乙烯内胆中，于水热反应釜内，于160℃，反应12h，洗涤、真空干燥，再置于电阻炉中，加热除去模版，加热除去模版过程的升温速率为15℃/min，温度为500℃，反应时间为4h，得到纳米花瓣状Mn掺杂TiO2-CeO2异质结光催化产氢材料。
对比例1
(1)在冰水浴中，将硫酸钛与十六烷基三甲基溴化铵加入至去离子水中，再滴加葡聚糖溶液与MnSO4，四者的质量比为100:5:40:0.2，磁力搅拌2h后，转入聚四氟乙烯内胆中，于高压反应釜中，进行水热反应，先于110℃下反应3h，再加热至160℃，反应8h，冷却洗涤、抽滤、真空干燥，再将产物转移至电阻炉中，加热去除模版，加热除去模版过程的升温速率为5℃/min，温度为550℃，反应时间为1h，得到纳米花瓣状Mn掺杂TiO2；
(2)将纳米花瓣状Mn掺杂TiO2、活性炭与Ce(NO3)3加入至去离子水中，超声分散，再加入尿素，四者的质量比为100:150:30:30，将混合液转移至聚四氟乙烯内胆中，于水热反应釜内，于140℃，反应8h，洗涤、真空干燥，再置于电阻炉中，加热除去模版，加热除去模版过程的升温速率为10℃/min，温度为400℃，反应时间为2h，得到纳米花瓣状Mn掺杂TiO2-CeO2异质结光催化产氢材料。
对比例2
(1)在冰水浴中，将硫酸钛与十六烷基三甲基溴化铵加入至去离子水中，再滴加葡聚糖溶液与MnSO4，四者的质量比为100:30:200:2.5，磁力搅拌3h后，转入聚四氟乙烯内胆中，于高压反应釜中，进行水热反应，先于130℃下反应6h，再加热至200℃，反应12h，冷却洗涤、抽滤、真空干燥，再将产物转移至电阻炉中，加热去除模版，加热除去模版过程的升温速率为10℃/min，温度为650℃，反应时间为2h，得到纳米花瓣状Mn掺杂TiO2；
(2)将纳米花瓣状Mn掺杂TiO2、活性炭与Ce(NO3)3加入至去离子水中，超声分散，再加入尿素，四者的质量比为100:400:130:150，将混合液转移至聚四氟乙烯内胆中，于水热反应釜内，于160℃，反应12h，洗涤、真空干燥，再置于电阻炉中，加热除去模版，加热除去模版过程的升温速率为15℃/min，温度为500℃，反应时间为4h，得到纳米花瓣状Mn掺杂TiO2-CeO2异质结光催化产氢材料。
将实施例与对比例的0.1g复合光催化剂加入到甲醇与水的体积比为1:2的溶液中，以甲醇为牺牲试剂，避光搅拌30min，再使用250w的CST-5000C高压汞灯进行光照，并测试产氢速率，测试标准为GB/T 26915-2011。
Claims (7)
1.一种纳米花瓣状Mn掺杂TiO2-CeO2异质结光催化产氢材料，其特征在于：所述的一种纳米花瓣状Mn掺杂TiO2-CeO2异质结光催化产氢材料制备方法包括以下步骤：
(1)在冰水浴中，将硫酸钛与十六烷基三甲基溴化铵加入至去离子水中，再滴加葡聚糖溶液与MnSO4，磁力搅拌2-3h后，转入聚四氟乙烯内胆中，于高压反应釜中，进行水热反应，冷却洗涤、抽滤、真空干燥，再将产物转移至电阻炉中，加热去除模版，得到纳米花瓣状Mn掺杂TiO2；
(2)将纳米花瓣状Mn掺杂TiO2、活性炭与Ce(NO3)3加入至去离子水中，超声分散，再加入尿素，将混合液转移至聚四氟乙烯内胆中，于水热反应釜内，水热反应，洗涤、真空干燥，再置于电阻炉中，加热除去模版，得到纳米花瓣状Mn掺杂TiO2-CeO2异质结光催化产氢材料。
2.根据权利要求1所述的一种纳米花瓣状Mn掺杂TiO2-CeO2异质结光催化产氢材料，其特征在于：所述步骤(1)中硫酸钛、十六烷基三甲基溴化铵、葡聚糖与MnSO4的质量比为100:10-20:80-120:0.4-1.5。
3.根据权利要求1所述的一种纳米花瓣状Mn掺杂TiO2-CeO2异质结光催化产氢材料，其特征在于：所述步骤(1)中水浴反应，先于110-130℃下反应3-6h，再加热至160-200℃，反应8-12h。
4.根据权利要求1所述的一种纳米花瓣状Mn掺杂TiO2-CeO2异质结光催化产氢材料，其特征在于：所述步骤(1)中加热除去模版过程的升温速率为5-10℃/min，温度为550-650℃，反应时间为1-2h。
5.根据权利要求1所述的一种纳米花瓣状Mn掺杂TiO2-CeO2异质结光催化产氢材料，其特征在于：所述步骤(2)中纳米花瓣状Mn掺杂TiO2、活性炭与Ce(NO3)3与尿素的质量比为100:240-300:50-90:60-100。
6.根据权利要求1所述的一种纳米花瓣状Mn掺杂TiO2-CeO2异质结光催化产氢材料，其特征在于：所述步骤(2)中水热反应温度为140-160℃，反应时间为8-12h。
7.根据权利要求1所述的一种纳米花瓣状Mn掺杂TiO2-CeO2异质结光催化产氢材料，其特征在于：所述步骤(2)中加热除去模版过程的升温速率为10-15℃/min，温度为400-500℃，反应时间为2-4h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110471047.6A CN113181903A (zh) | 2021-04-29 | 2021-04-29 | 一种纳米花瓣状Mn掺杂TiO2-CeO2异质结光催化产氢材料的制法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110471047.6A CN113181903A (zh) | 2021-04-29 | 2021-04-29 | 一种纳米花瓣状Mn掺杂TiO2-CeO2异质结光催化产氢材料的制法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113181903A true CN113181903A (zh) | 2021-07-30 |
Family
ID=76980368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110471047.6A Withdrawn CN113181903A (zh) | 2021-04-29 | 2021-04-29 | 一种纳米花瓣状Mn掺杂TiO2-CeO2异质结光催化产氢材料的制法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113181903A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115231604A (zh) * | 2022-08-31 | 2022-10-25 | 华中科技大学 | 一种基于光热水解制氢的微观形貌可控纳米二氧化铈催化剂 |
-
2021
- 2021-04-29 CN CN202110471047.6A patent/CN113181903A/zh not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115231604A (zh) * | 2022-08-31 | 2022-10-25 | 华中科技大学 | 一种基于光热水解制氢的微观形貌可控纳米二氧化铈催化剂 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109589991B (zh) | 一种锌铟硫/铜铟硫二维异质结光催化剂、其制备方法及应用 | |
| CN110280280B (zh) | 黑磷纳米片、硫化锌/黑磷纳米片的制备方法及其应用 | |
| CN108355669B (zh) | 一种磁性纳米洋葱碳负载Bi2WO6的光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN110280281B (zh) | 铁酸锌/黑磷微球复合物的制备方法及其在光催化领域中的应用 | |
| CN109012731A (zh) | 海胆状CoZnAl-LDH/RGO/g-C3N4Z型异质结及其制备方法和应用 | |
| CN109794268A (zh) | MoSe2纳米片包覆KNbO3纳米线异质结构光催化材料的制备方法 | |
| CN110787803A (zh) | 一种Ni掺杂TiO2纳米颗粒光催化剂及其制备方法 | |
| CN110665527A (zh) | 海胆状g-C3N4/NiAl-LDH半导体异质结的制备方法 | |
| CN112495399A (zh) | 一种MoS2纳米花-Ag掺杂多孔BiVO4的光催化降解材料的制法 | |
| CN113181903A (zh) | 一种纳米花瓣状Mn掺杂TiO2-CeO2异质结光催化产氢材料的制法 | |
| CN113562760B (zh) | 一种不同相态CdS纳米材料的相态可控制备方法及应用 | |
| CN116726973A (zh) | 花球状硫铟锌/氮化碳异质结光催化剂及制备方法与应用 | |
| CN116196944A (zh) | 一种生物质氮掺杂碳量子点耦合超薄BiOBr纳米片复合材料光催化剂的制备方法及应用 | |
| CN114011403B (zh) | 一种非晶钨酸铋光催化材料制备方法及其应用 | |
| CN113578368B (zh) | 一种g-C3N4/Ag3PO4/BiFeO3复合可见光催化剂制备方法及其应用 | |
| CN115845832A (zh) | ZIF-8衍生的ZnO/BiVO4异质结复合物的制备方法与应用 | |
| CN113101946B (zh) | 一种NiMoO4基Z-型异质结光催化剂及制备与应用 | |
| CN114292641A (zh) | 一种硫化铟锌量子点的制备方法 | |
| CN103877969B (zh) | 一种In2O3·InVO4异质结构复合物及其制备和应用方法 | |
| CN113856732A (zh) | 一种片层花状Mn(VO3)2复合g-C3N4光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN111468133A (zh) | 一种铌酸钾/α-氧化铁异质光催化剂的制备方法 | |
| CN109939701B (zh) | 一种稀土氟化物/铌酸锂复合光催化材料的制备方法与应用 | |
| CN115155597B (zh) | 可回收钴酸镍/二氧化钛@AC@CFs光电催化材料的制备方法 | |
| CN115228481B (zh) | 一种Z型异质结SnFe2O4/Bi2WO6复合光催化剂、制备方法及应用 | |
| CN109621940B (zh) | 一种稀土掺杂铌酸锂/凹凸棒石复合光催化材料及其制备方法与应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20210730 |
|
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |