CN113181968A - 一种光热协同催化产氢微胶囊及其制备和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光热协同催化产氢微胶囊及其制备和应用，具体是将核壳结构的相变微胶囊在n型半导体前驱体溶液中超声搅拌，通过水热法，将得到的双壳层结构相变储能微胶囊分散到含有等离子激元材料离子化合物的水溶液中，光照条件下搅拌，即得到所述光热协同催化产氢微胶囊。本发明的光热协同催化产氢微胶囊不仅能吸收波长小于760nm的光谱能量以激发光催化反应，还能吸收、储存波长大于760nm的红外光谱能量以激发热催化反应，从而分级、充分利用太阳光谱中的能量，实现高效、稳定地产氢，对于光热催化产氢技术领域具有相当的必要性。

Description

一种光热协同催化产氢微胶囊及其制备和应用
技术领域
本发明属于光热催化产氢技术领域。更具体地，涉及一种光热协同催化产氢微胶囊及其制备和应用。
背景技术
氢是一种清洁高效的能源载体，氢能的开发被认为是未来能源发展的重要方向之一，太阳能制氢的绿色技术路线被认为是最有前景的制氢方式之一，该方法一般可通过热催化、光催化、电催化以及光热协同催化等路线实现。其中，光催化是最简单直接的方式，但效率很低；热催化虽然效率产量可观，但需要复杂的太阳能集热设备；光热协同催化是一种光与热作为共同驱动力的催化方式，将很好地拓宽光催化和热催化制氢的使用场合，这种催化方式可在高压环境下进行，理论上可以提高制氢的效率。然而，现有绝大部分的光热协同催化剂存在以下两个问题：(1)在太阳光的激发条件下能大量产热，发生热催化，但却无法对热量进行储存或调控，在无光照的情况下便无法制氢，应用场景受到了一定的限制；(2)只能吸收转换紫外-可见光，而波长大于760nm的红外光多以热辐射的方式被耗散在环境当中，无法有效利用，限制了制氢的效率。
相变材料在相变过程中会将热量储存起来，且由于其具有相变潜热大、相变储热密度高、吸放热过程接近恒温、过程易控制等优点，常被用于太阳能储热领域，其吸放热能够同步进行，而不受有无光照的限制，如专利CN201811041779.6，公开了一种具有相变蓄热功能的负载型催化剂及其制备方法与应用，将蓄热体与催化剂采用一体化合成，充分利用了相变材料蓄热能力强的特点，对热量进行储存或调控，拓宽了光热协同催化剂的应用场景，但仍无法解决光热协同催化剂存在的上述第二个问题，无法有效利用波长大于760nm的红外光，制氢的效率仍受到一定的限制。
因此，寻找一种能够同时利用紫外-可见光和红外光制氢的光热协同催化剂，对于光热催化制氢技术领域具有相当的必要性。
发明内容
本发明针对上述光热协同催化剂的缺陷和不足，提供了一种光热协同催化产氢微胶囊及其制备和应用。该光热协同催化产氢微胶囊不仅能吸收波长小于760nm的光谱能量以激发光催化反应，还能吸收、储存波长大于760nm的红外光谱能量以激发热催化反应，从而分级、充分利用太阳光谱中的能量，实现高效、稳定地产氢，对于光热催化产氢技术领域具有相当的必要性。
本发明的目的是提供一种光热协同催化产氢微胶囊的制备方法。
本发明另一目的是提供一种由上述方法制备得到的光热协同催化产氢微胶囊。
本发明再一目的是提供上述光热协同催化产氢微胶囊在产氢方面的应用。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
本发明提供了一种光热协同催化产氢微胶囊的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将核壳结构的相变微胶囊在n型半导体前驱体中超声搅拌，通过水热法，得到半导体包裹的双壳层结构相变储能微胶囊；
S2.将所述双壳层结构相变储能微胶囊分散到含有等离子激元材料离子化合物的水溶液中，光照条件下搅拌，即得到所述光热协同催化产氢微胶囊；
其中，所述核壳结构的相变微胶囊包括核层材料和壳层材料；所述核层材料为C14～C22烷烃或C14～C22脂肪醇的一种或几种；所述壳层材料为二氧化硅；所述等离子激元材料离子化合物为氯金酸、硝酸铜或硝酸银。
本发明制备得到的光热协同催化产氢微胶囊呈类球形的微米级胶囊结构，不仅能吸收波长小于760nm的光谱能量以激发光催化反应，还能吸收、储存波长大于760nm的红外光谱能量以激发热催化反应，从而分级、充分利用太阳光谱中的能量，实现高效、稳定地产氢，对于光热催化产氢技术领域具有相当的必要性。
其中，所述核壳结构的相变微胶囊以相变材料为核层材料，相变材料能将太阳光谱中无法被光催化剂吸收利用的光谱能量和等离子激元材料在表面等离激元共振过程中释放的热量吸收储存起来，并在暗场或低温环境中释放，补充热催化水相重整制氢的供能，使得所述光热协同催化产氢微胶囊即使在暗场或低温环境中，也能够高效、稳定产氢，拓宽了光热协同催化剂的应用场景；而由于相变材料在相变过程中，易出现过冷度过大、热质量损失等问题，因此本发明利用相变微胶囊技术在相变材料外表面包覆一层性能稳定的壳，形成了所述核壳结构的相变微胶囊，从而有效隔离蓄热介质和外界，防止相变材料的泄露，解决了上述过冷度过大、热质量损失的问题，且促进了所述光热协同催化产氢微胶囊对有机基质的吸收，进一步提高了产氢效率，同时还给等离子激元材料提供了可靠的载体。
本发明将半导体包裹在核壳结构的相变微胶囊外表面，能使得半导体的高活性晶面更好地暴露在反应体系中，并且能够与等离子激元材料相互作用，提高光催化效率。
大部分无机光催化剂只对太阳能光谱中的紫外光响应，但这部分光谱能量在太阳能光谱能量占比较低，其它能量会以热量的形式作用于光催化剂表面。为了提高催化剂对光谱的响应以提高产氢的活性，本发明还将等离子激元材料负载在半导体表面，当其受到一定波长的光辐射时，会发生表面等离激元共振，产生的热量能促进光热协同催化产氢微胶囊的析氢动力学，但温度过高会导致金属颗粒发生团簇，因此，相变材料对这部分热量的吸收还能起到调控作用，防止金属颗粒的团簇，从而实现对太阳能光谱的分级利用，有效提高产氢效率。
优选地，所述核层材料为十六烷、十八烷、二十烷、十四醇、十六醇或十八醇的一种及以上。
优选地，步骤S1所述n型半导体前驱体为钛酸丁酯、四氯化钛、钨酸钠或硝酸铋的一种或几种；所述n型半导体前驱体与核层材料的质量比为1～4：1。
n型半导体前驱体通过水热法可生成能进行光催化还原制氢的半导体，转化率为30％，因此n型半导体前驱体的质量需为核层材料的1～4倍。
优选地，步骤S2所述等离子激元材料离子化合物为氯金酸、硝酸铜或硝酸银；所述等离子激元材料离子化合物与核层材料的质量比为0.01～0.05：1；所述水溶液中等离子激元材料离子化合物的质量分数为0.1～1wt％。
等离子激元材料离子化合物在反应中会生成等离子激元材料，两者的原子比为1：1，因此等离子激元材料离子化合物的质量需为核层材料的1％～5％。
优选地，所述核层材料和壳层材料的质量比为1：0.4～0.6。
优选地，步骤S1所述超声搅拌的转速为500～1000rpm；所述超声搅拌的时间为0.1～1h；所述水热的温度为140～230℃，时间为15～24h。
优选地，步骤S2所述光照采用的光源为340nm～360nm波长的紫光灯或模拟太阳光氙灯；所述搅拌的转速为200～500rpm；所述搅拌的时间为2～20min。
优选地，所述核壳结构的相变微胶囊的制备方法为：将核层材料分散到含有分散剂的水相中，将壳层材料前驱体和硅烷偶联剂分散到含有分散剂的油相中，再将所述油相逐滴注入水相中，搅拌乳化，即得到所述核壳结构的相变微胶囊。
进一步优选地，所述壳层材料前驱体为正硅酸乙酯或四甲氧基硅烷；所述硅烷偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷或三乙氧基氟硅烷。
当所述壳层材料前驱体为正硅酸乙酯或四甲氧基硅烷，且所述硅烷偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷或三乙氧基氟硅烷时，壳层材料前驱体和硅烷偶联剂相互作用生成的壳层材料是二氧化硅。其中，壳层材料前驱体、硅烷偶联剂和壳层材料的质量比为4～6：1～14：1～7，因此，壳层材料前驱体、硅烷偶联剂和核层材料的质量比需为0.1～1.4：0.1～0.7：1。
进一步优选地，所述搅拌的转速为500～1500rpm；所述搅拌的时间为1～8h；所述乳化的温度为40～80℃。
进一步优选地，所述壳层材料前驱体、硅烷偶联剂和核层材料的质量比为0.1～1.4：0.1～0.7：1。
进一步优选地，所述水相中的分散剂包括吐温80、十二烷基硫酸钠或十六烷基三甲基氯化铵；所述水相中分散剂的质量分数为1％～5％；所述油相中的分散剂包括司盘80；所述油相中分散剂的质量分数为1％～5％；所述油相包括甲苯、氯仿或环己烷。
本发明还请求保护一种由上述方法制备得到的光热协同催化产氢微胶囊。
此外，本发明提供的光热协同催化产氢微胶囊不仅能吸收波长小于760nm的光谱能量以激发光催化反应，还能吸收、储存波长大于760nm的红外光谱能量以激发热催化反应，从而分级、充分利用太阳光谱中的能量，实现高效、稳定地产氢，因此，本发明还请求保护上述光热协同催化产氢微胶囊在产氢方面的应用。
优选地，在应用时，将所述光热协同催化产氢微胶囊分散到有机基质的水溶液中，搅拌、光照，即可产氢。
进一步优选地，所述有机基质的浓度为1％～30％。
进一步优选地，所述搅拌为在20～60℃的温度、0.1MPa的压强下，以100～500rpm的转速搅拌0.5～12h。
进一步优选地，所述光照采用的光源为模拟太阳光氙灯。
进一步优选地，所述有机基质为有机可再生原料。
最优选地，所述有机可再生原料包括甘油。
本发明具有以下有益效果：
1.本发明提供了一种光热协同催化产氢微胶囊及其制备和应用。该光热协同催化产氢微胶囊呈类球形的微米级胶囊结构，不仅能吸收波长小于760nm的光谱能量以激发光催化反应，还能吸收、储存波长大于760nm的红外光谱能量以激发热催化反应，从而分级、充分利用太阳光谱中的能量，实现高效、稳定地产氢，对于光热催化产氢技术领域具有重要的应用价值。
2.本发明将半导体包裹在核壳结构的相变微胶囊外表面，能使得半导体的高活性晶面更好地暴露在反应体系中，并且能够与等离子激元材料相互作用，提高光催化效率。
3.本发明将等离子激元材料负载在半导体表面，当其受到一定波长的光辐射时，会发生表面等离激元共振，产生的热量能促进光热协同催化产氢微胶囊的析氢动力学，但温度过高会导致金属颗粒发生团簇，因此，相变材料对这部分热量的吸收还能起到调控作用，防止金属颗粒的团簇，从而实现对太阳能光谱的分级利用，有效提高产氢效率。
附图说明
图1为光热协同催化产氢微胶囊的结构。
图2为光热协同催化产氢微胶囊的扫描电镜结果。
图3为光热协同催化产氢微胶囊的紫外-可见光分光光度计表征结果。
图4为光热协同催化产氢微胶囊的融化曲线。
图5为光热协同催化产氢微胶囊的凝固曲线。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。
本发明制备的光热协同催化产氢微胶囊的结构如图1所示，其中，1a层是核层材料，1b层是壳层材料，1c层是半导体，1d层是等离子激元材料。
本发明使用壳层材料包裹着核层材料，形成具有核壳结构的相变微胶囊；在核壳结构外层用半导体包裹，形成双壳层结构相变储能微胶囊；在双壳层结构的外层分散有等离子激元材料，得到光热协同催化产氢微胶囊。
实施例1一种光热协同催化产氢微胶囊的制备方法
一、实验方法
S1.将5g二十烷分散到含有吐温(质量分数为2％)的10ml水溶液中，将正硅酸乙酯和氨丙基三乙氧基硅烷(正硅酸乙酯、氨丙基三乙氧基硅烷和二十烷的质量比为0.16：0.19：1)分散到含有司盘80(质量分数为1％)的20mL甲苯溶液中，再将甲苯溶液逐滴注入上述水溶液中，以500rpm的转速、在80℃的温度下搅拌乳化4h，即得所述核壳结构的相变微胶囊；取钛酸丁酯(与二十烷的质量比为4：1)，将核壳结构的相变微胶囊在钛酸丁酯中以1000rpm的转速超声搅拌0.1h，在140℃下采用水热法，20h后得到半导体包裹的双壳层结构相变储能微胶囊，洗涤干燥；
S2.取硝酸银(与二十烷质量比为0.01：1)，按质量分数为0.1wt％的量溶于50mL水溶液中，将所述双壳层结构相变储能微胶囊分散到该水溶液中，采用360nm波长的紫光灯进行光照，以500rpm转速搅拌20min，即得所述光热协同催化产氢微胶囊。
二、实验结果
(1)将所述光热协同催化产氢微胶囊分散到浓度为20％的甘油溶液中，在温度25℃的、压力0.1MPa下，以500rpm的转速搅拌4h时间，用模拟太阳光氙灯光照，计算产氢速率。
(2)将所述光热协同催化产氢微胶囊用电镜扫描观察其结构，结果如图2所示。
(3)将所述光热协同催化产氢微胶囊用紫外-可见光分光光度计进行光吸收测试，表征结果如图3所示，可见，表征结果中波长大于760nm部分的吸收值可达0.3～0.4a.u.，表明所述光热协同催化产氢微胶囊可以吸收利用波长大于760nm的红外光谱能量。
(4)将所述光热协同催化产氢微胶囊进行DSC测试，得到图4的融化曲线和图5的凝固曲线，可以观察到所述光热协同催化产氢微胶囊的融化峰和凝固峰。
实施例2一种光热协同催化产氢微胶囊的制备方法
一、实验方法
S1.将5g十六烷分散到含有十六烷基三甲基氯化铵(质量分数为1％)的10ml水溶液中，将正硅酸乙酯和三乙氧基氟硅烷(正硅酸乙酯、三乙氧基氟硅烷和十六烷的质量比为0.1：0.7：1)分散到含有司盘80(质量分数为5％)的20mL氯仿溶液中，再将氯仿溶液逐滴注入上述水溶液中，以1500rpm的转速、在40℃的温度下搅拌乳化1h，即得所述核壳结构的相变微胶囊；取钨酸钠(与十六烷的的质量比为1：1)，将核壳结构的相变微胶囊在钨酸钠中以500rpm的转速超声搅拌1h，在230℃下采用水热法，15h后得到半导体包裹的双壳层结构相变储能微胶囊，洗涤干燥；
S2.取氯金酸(与十六烷质量比为0.05：1)，按质量分数为1wt％的量溶于50mL水溶液中，将所述双壳层结构相变储能微胶囊分散到该水溶液中，采用340nm波长的紫光灯进行光照，以200rpm转速搅拌2min，即得所述光热协同催化产氢微胶囊。
二、实验结果
将所述光热协同催化产氢微胶囊分散到浓度为1％的甘油溶液中，在温度20℃的、压力0.1MPa下，以100rpm的转速搅拌12h时间，用模拟太阳光氙灯光照，计算产氢速率。
实施例3一种光热协同催化产氢微胶囊的制备方法
一、实验方法
同实施例1的实验方法，区别在于，用四甲氧基硅烷替代正硅酸乙酯，用十八醇替代二十烷，四甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷和十八醇的质量比为1.4：0.1：1，用十二烷基硫酸钠替代吐温，且十二烷基硫酸钠的质量分数为5％，用环己烷替代甲苯。
二、实验结果
将所述光热协同催化产氢微胶囊分散到浓度为30％的甘油溶液中，在温度60℃的、压力0.1MPa下，以500rpm的转速搅拌0.5h时间，用模拟太阳光氙灯光照，计算产氢速率。
实施例4一种光热协同催化产氢微胶囊的制备方法
一、实验方法
同实施例1的实验方法，区别在于，用十八烷替代二十烷，正硅酸乙酯、氨丙基三乙氧基硅烷和十八烷的质量比为0.1：0.1：1，步骤S1中所述乳化的时间为8h。
二、实验结果
将所述光热协同催化产氢微胶囊分散到浓度为20％的甘油溶液中，在温度30℃的、压力0.1MPa下，以500rpm的转速搅拌4h时间，用模拟太阳光氙灯光照，计算产氢速率。
实施例5一种光热协同催化产氢微胶囊的制备方法
一、实验方法
同实施例1的实验方法，区别在于，用十六醇替代二十烷，用四氯化钛替代钛酸丁酯，步骤S1所述水热法持续24h，步骤S2用模拟太阳光氙灯替代紫外灯。
二、实验结果
将所述光热协同催化产氢微胶囊分散到浓度为20％的甘油溶液中，在温度40℃的、压力0.1MPa下，以500rpm的转速搅拌4h时间，用模拟太阳光氙灯光照，计算产氢速率。
实施例6一种光热协同催化产氢微胶囊的制备方法
一、实验方法
同实施例1的实验方法，区别在于，用十八醇替代二十烷，用硝酸铜替代硝酸银，且硝酸铜与硝酸钠的质量比为0.05：1。
二、实验结果
将所述光热协同催化产氢微胶囊分散到浓度为20％的甘油溶液中，在温度60℃的、压力0.1MPa下，以500rpm的转速搅拌4h时间，用模拟太阳光氙灯光照，计算产氢速率。
实施例7一种光热协同催化产氢微胶囊的制备方法
一、实验方法
同实施例1的实验方法，区别在于，用十四醇替代二十烷，用硝酸铋替代钛酸丁酯。
二、实验结果
将所述光热协同催化产氢微胶囊分散到浓度为20％的甘油溶液中，在温度40℃的、压力0.1MPa下，以500rpm的转速搅拌4h时间，用模拟太阳光氙灯光照，计算产氢速率。
实施例8一种光热协同催化产氢微胶囊的制备方法
一、实验方法
同实施例1的实验方法，区别在于，用十六醇替代二十烷。
二、实验结果
将所述光热协同催化产氢微胶囊分散到浓度为20％的甘油溶液中，在温度25℃的、压力0.1MPa下，以500rpm的转速搅拌4h时间，用模拟太阳光氙灯光照，计算产氢速率。
对比例1
一、实验方法
同实施例1的实验方法，区别在于，正硅酸乙酯、氨丙基三乙氧基硅烷和二十烷的质量比为0.1：1.2：1。
二、实验结果
将所述光热协同催化产氢微胶囊分散到浓度为20％的甘油溶液中，在温度25℃的、压力0.1MPa下，以500rpm的转速搅拌4h时间，用模拟太阳光氙灯光照，计算产氢速率。
对比例2
一、实验方法
同实施例1的实验方法，区别在于，正硅酸乙酯、氨丙基三乙氧基硅烷和二十烷的质量比为1.8：0.7：1。
二、实验结果
将所述光热协同催化产氢微胶囊分散到浓度为20％的甘油溶液中，在温度25℃的、压力0.1MPa下，以500rpm的转速搅拌4h时间，用模拟太阳光氙灯光照，计算产氢速率。
对比例3
一、实验方法
同实施例1的实验方法，区别在于，正硅酸乙酯、氨丙基三乙氧基硅烷和二十烷的质量比为0.1：0.05：1。
二、实验结果
将所述光热协同催化产氢微胶囊分散到浓度为20％的甘油溶液中，在温度25℃的、压力0.1MPa下，以500rpm的转速搅拌4h时间，用模拟太阳光氙灯光照，计算产氢速率。
对比例4
一、实验方法
同实施例1的实验方法，区别在于，吐温80在水溶液中的质量分数为10％，司盘80在甲苯中的质量分数为0.2％。
二、实验结果
将所述光热协同催化产氢微胶囊分散到浓度为20％的甘油溶液中，在温度25℃的、压力0.1MPa下，以500rpm的转速搅拌4h时间，用模拟太阳光氙灯光照，计算产氢速率。
对比例5
一、实验方法
同实施例1的实验方法，区别在于，吐温80在水溶液中的质量分数为0.1％，司盘80在甲苯中的质量分数为12％。
二、实验结果
将所述光热协同催化产氢微胶囊分散到浓度为20％的甘油溶液中，在温度25℃的、压力0.1MPa下，以500rpm的转速搅拌4h时间，用模拟太阳光氙灯光照，计算产氢速率。
对比例6
一、实验方法
同实施例1的实验方法，区别在于，钛酸丁酯与二十烷的质量比为10：1。
二、实验结果
将所述光热协同催化产氢微胶囊分散到浓度为20％的甘油溶液中，在温度25℃的、压力0.1MPa下，以500rpm的转速搅拌4h时间，用模拟太阳光氙灯光照，计算产氢速率。
对比例7
一、实验方法
同实施例1的实验方法，区别在于，钛酸丁酯与二十烷的质量比为0.1：1。
二、实验结果
将所述光热协同催化产氢微胶囊分散到浓度为20％的甘油溶液中，在温度25℃的、压力0.1MPa下，以500rpm的转速搅拌4h时间，用模拟太阳光氙灯光照，计算产氢速率。
对比例8
一、实验方法
同实施例1的实验方法，区别在于，硝酸银与二十烷的质量比为2：1，且其质量分数为2.5wt％。
二、实验结果
将所述光热协同催化产氢微胶囊分散到浓度为20％的甘油溶液中，在温度25℃的、压力0.1MPa下，以500rpm的转速搅拌4h时间，用模拟太阳光氙灯光照，计算产氢速率。
对比例9
一、实验方法
同实施例1的实验方法，区别在于，不加硝酸银，直接将步骤S1得到的半导体包裹的双壳层结构相变储能微胶囊溶于水溶液中。
二、实验结果
将所述光热协同催化产氢微胶囊分散到浓度为20％的甘油溶液中，在温度25℃的、压力0.1MPa下，以500rpm的转速搅拌4h时间，用模拟太阳光氙灯光照，计算产氢速率。
对比例10
一、实验方法
纯二氧化钛催化剂：购买于麦克里公司，规格为P25。
二、实验结果
将所述光热协同催化产氢微胶囊分散到浓度为20％的甘油溶液中，在温度25℃的、压力0.1MPa下，以500rpm的转速搅拌4h时间，用模拟太阳光氙灯光照，计算产氢速率。
汇总实施例1～8和对比例1～10的产氢速率数据，如表1所示。
表1
Figure BDA0003026432210000111
Figure BDA0003026432210000121
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光热协同催化产氢微胶囊的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将核壳结构的相变微胶囊在n型半导体前驱体中超声搅拌，通过水热法，得到半导体包裹的双壳层结构相变储能微胶囊；
S2.将所述双壳层结构相变储能微胶囊分散到含有等离子激元材料离子化合物的水溶液中，光照条件下搅拌，即得到所述光热协同催化产氢微胶囊；
其中，所述核壳结构的相变微胶囊包括核层材料和壳层材料；所述核层材料为C14～C22烷烃或C14～C22脂肪醇的一种或几种；所述壳层材料为二氧化硅；所述等离子激元材料离子化合物为氯金酸、硝酸铜或硝酸银。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤S1所述n型半导体前驱体为钛酸丁酯、四氯化钛、钨酸钠或硝酸铋的一种或几种；所述n型半导体前驱体与核层材料的质量比为1～4：1。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤S2所述等离子激元材料离子化合物为氯金酸、硝酸铜或硝酸银；所述等离子激元材料离子化合物与核层材料的质量比为0.01～0.05：1；所述水溶液中等离子激元材料离子化合物的质量分数为0.1～1wt％。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述核层材料和壳层材料的质量比为1：0.4～0.6。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述核壳结构的相变微胶囊的制备方法为：将核层材料分散到含有分散剂的水相中，将壳层材料前驱体和硅烷偶联剂分散到含有分散剂的油相中，再将所述油相逐滴注入水相中，搅拌乳化，即得到所述核壳结构的相变微胶囊。
6.根据权利要求5所述方法，其特征在于，所述壳层材料前驱体为正硅酸乙酯或四甲氧基硅烷；所述硅烷偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷或三乙氧基氟硅烷。
7.根据权利要求5所述方法，其特征在于，所述壳层材料前驱体、硅烷偶联剂和核层材料的质量比为0.1～1.4：0.1～0.7：1。
8.根据权利要求5所述方法，其特征在于，所述水相中的分散剂包括吐温80、十二烷基硫酸钠或十六烷基三甲基氯化铵；所述水相中分散剂的质量分数为1％～5％；所述油相中的分散剂包括司盘80；所述油相中分散剂的质量分数为1％～5％；所述油相包括甲苯、氯仿或环己烷。
9.一种由权利要求1～8所述方法制备得到的光热协同催化产氢微胶囊。
10.权利要求1～9所述光热协同催化产氢微胶囊在产氢方面的应用。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103992773A (zh) * 2014-05-28 2014-08-20 北京化工大学常州先进材料研究院 一种具有光催化特性的双功能微胶囊相变储能材料及其制备方法
CN108786792A (zh) * 2018-06-25 2018-11-13 福州大学 一种金属/半导体复合光催化剂及其制备与应用
CN108883932A (zh) * 2016-05-06 2018-11-23 沙特基础工业全球技术公司 金属氧化物光热催化剂上的醇至氢气和有机产物的光热反应
JP2019034263A (ja) * 2017-08-10 2019-03-07 株式会社豊田中央研究所 光触媒及び光触媒の製造方法
CN110724499A (zh) * 2019-10-24 2020-01-24 天津城建大学 一种硅烷偶联剂改性的二氧化硅相变微胶囊及其制备方法
CN111500264A (zh) * 2020-05-26 2020-08-07 常州大学 十六醇-二氧化硅相变纳米微胶囊的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103992773A (zh) * 2014-05-28 2014-08-20 北京化工大学常州先进材料研究院 一种具有光催化特性的双功能微胶囊相变储能材料及其制备方法
CN108883932A (zh) * 2016-05-06 2018-11-23 沙特基础工业全球技术公司 金属氧化物光热催化剂上的醇至氢气和有机产物的光热反应
JP2019034263A (ja) * 2017-08-10 2019-03-07 株式会社豊田中央研究所 光触媒及び光触媒の製造方法
CN108786792A (zh) * 2018-06-25 2018-11-13 福州大学 一种金属/半导体复合光催化剂及其制备与应用
CN110724499A (zh) * 2019-10-24 2020-01-24 天津城建大学 一种硅烷偶联剂改性的二氧化硅相变微胶囊及其制备方法
CN111500264A (zh) * 2020-05-26 2020-08-07 常州大学 十六醇-二氧化硅相变纳米微胶囊的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ARNI M. PORNEA等: "Design and synthesis of SiO2/TiO2/PDA functionalized phase change microcapsules for efficient solar-driven energy storage" *

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