一种Ni,Co双金属合金-钛酸锶复合光催化剂和制备方法及应用

专利2025-11-03  47


本发明属于氢能制备,涉及氢能的光催化清洁制备技术,具体涉及一种ni,co双金属合金-钛酸锶复合光催化剂和制备方法及应用。


背景技术:

1、社会的发展很大程度依赖于能源的开发与利用,而随着工业化进程的不断推进,化石能源的大量消耗带来的环境污染和能源短缺问题逐渐引起人们的关注。因此,开发清洁高效的可再生能源对人类社会的持续发展意义重大。h2具有能量密度高、便于储运、无碳排放的特点,成为最理想的二次能源。利用丰富的太阳能来驱动h2的制备是极具发展潜力的技术。利用太阳能来驱动光催化剂分解水产氢是太阳能-氢能转化的最理想、最简便的方式之一。该技术的关键在于经济、高效、稳定的光催化剂体系的开发与利用。

2、光催化完全分解水制备氢气的原理是:在一定能量光的照射下,半导体光催化剂受光激发产生电子和空穴对,然后电子迁移到催化剂表面将水还原为氢气,而空穴迁移至催化剂表面将水氧化为氧气。根据现有研究,钛酸锶是极具潜力的光催化剂,但其优异的光催化性能依赖于贵金属助催化剂,这将严重制约太阳能光催化分解水制备氢气的应用。因此开发经济、高效、稳定的非贵金属助催化剂体系具有重要意义。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种ni,co双金属合金-钛酸锶复合光催化剂和制备方法及应用,以实现光催化剂的经济、高效光催化制氢。

2、为了实现上述目的,本发明采用如下的技术方案:

3、一种ni,co双金属合金-钛酸锶复合光催化剂的制备方法,包括以下步骤:

4、将al掺杂钛酸锶和含有ni,co双金属的金属-有机框架混合均匀后,在氨气气氛下进行还原反应,得到ni,co双金属合金-钛酸锶复合光催化剂。

5、进一步的,al掺杂钛酸锶通过水热法和熔融盐制得。

6、进一步的,含有ni,co双金属的金属-有机框架中ni与co的摩尔比为1:0.1-1。

7、进一步的,al掺杂钛酸锶和含有ni,co双金属的金属-有机框架的质量比为100mg:1-10mg。

8、进一步的,混合均匀采用研磨或者将al掺杂钛酸锶和含有ni,co双金属的金属-有机框架分散在溶剂中,再蒸干的方法进行。

9、进一步的,氨气流量为20-100ml/min。

10、进一步的,还原反应的温度为600-1000℃,时间为1-5h。

11、进一步的,以5-10℃/min的升温速率升温至600-1000℃。

12、一种根据所述的方法制备得到的ni,co双金属合金-钛酸锶复合光催化剂。

13、一种根据所述的方法制备得到的ni,co双金属合金-钛酸锶复合光催化剂在光催化制氢中的应用。

14、与现有技术相比,本发明的有益效果为:

15、本发明的催化剂制备方法首次以含有ni,co双金属的金属-有机框架(nico-mof)为前驱体制备nico合金助催化剂,将nico双金属合金作为助催化剂负载在al掺杂钛酸锶表面,一步实现合金助催化剂的生成与负载,原材料廉价且容易获得,制备方案简单且容易重复,克服了现有技术中采用贵金属,成本高的问题。本发明制备的ni,co双金属合金-钛酸锶复合光催化剂具有优良的光催化完全分解水产氢产氧性能。光催化产氢速率达979.9μmolg-1h-1,在350nm处的量子效率为11.9%,而且具有良好的光催化产氢稳定性。本发明操作简单,重复性好,为经济、高效、稳定的新型光催化剂的开发和应用提供了一种可靠的方案。



技术特征:

1.一种ni,co双金属合金-钛酸锶复合光催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的ni,co双金属合金-钛酸锶复合光催化剂的制备方法,其特征在于,al掺杂钛酸锶通过水热法和熔融盐制得。

3.根据权利要求1所述的ni,co双金属合金-钛酸锶复合光催化剂的制备方法,其特征在于,含有ni,co双金属的金属-有机框架中ni与co的摩尔比为1:0.1-1。

4.根据权利要求1所述的ni,co双金属合金-钛酸锶复合光催化剂的制备方法,其特征在于,al掺杂钛酸锶和含有ni,co双金属的金属-有机框架的质量比为100mg:1-10mg。

5.根据权利要求1所述的ni,co双金属合金-钛酸锶复合光催化剂的制备方法,其特征在于,混合均匀采用研磨或者将al掺杂钛酸锶和含有ni,co双金属的金属-有机框架分散在溶剂中,再蒸干的方法进行。

6.根据权利要求1所述的ni,co双金属合金-钛酸锶复合光催化剂的制备方法,其特征在于,氨气流量为20-100ml/min。

7.根据权利要求1所述的ni,co双金属合金-钛酸锶复合光催化剂的制备方法,其特征在于,还原反应的温度为600-1000℃,时间为1-5h。

8.根据权利要求1所述的ni,co双金属合金-钛酸锶复合光催化剂的制备方法,其特征在于,以5-10℃/min的升温速率升温至600-1000℃。

9.一种根据权利要求1-8所述的方法制备得到的ni,co双金属合金-钛酸锶复合光催化剂。

10.一种根据权利要求1-8所述的方法制备得到的ni,co双金属合金-钛酸锶复合光催化剂在光催化制氢中的应用。


技术总结
本发明公开了一种Ni,Co双金属合金‑钛酸锶复合光催化剂和制备方法及应用,制备方法包括:将Al掺杂钛酸锶和含有Ni,Co双金属的金属‑有机框架混合均匀后,在氨气气氛下进行还原反应,得到Ni,Co双金属合金‑钛酸锶复合光催化剂。将NiCo双金属合金作为助催化剂负载在Al掺杂钛酸锶表面,一步实现合金助催化剂的生成与负载,原材料廉价且容易获得,制备方案简单且容易重复,制备的Ni,Co双金属合金‑钛酸锶复合光催化剂具有优良的光催化完全分解水产氢产氧性能。

技术研发人员:关祥久,董良,郭烈锦
受保护的技术使用者:西安交通大学
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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