[发明专利]一种TiO2-Pd-PPy复合光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种TiO₂‑Pd‑PPy复合光催化剂及其制备方法和应用，将TiO₂超声分散于水中，向其中加入PdCl₂和吡咯单体，除去溶解氧后，用氙灯照射，光致氧化还原得到TiO₂‑Pd‑PPy复合光催化剂。本发明中采用的一步同时光致氧化还原沉积法可以实现Pd和PPy的精准定位负载。本发明所制得的TiO₂‑Pd‑PPy复合光催化剂中，Pd和PPy的沉积位置刚好是光生电子和空穴的光催化反应活性位点，可以有效促进光生载流子的分离。所制得的TiO₂‑Pd‑PPy复合光催化剂，显示出较好的光催化活性，其中，全光下，TiO₂‑0.5Pd‑0.6PPy光催化剂的光催化分解水产氢效率可达602μmol/h。

技术领域

本发明涉及一种新型光催化材料，特别涉及一种TiO₂-Pd-PPy复合光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

氢能作为一种无碳燃料，因其可以取代化石燃料以减少碳的排放而被认为是一种理想的能源。自从1972年，Fijishima和Honda报道了在n型半导体TiO₂单晶电极上光致分解水产生H₂和O₂，光催化技术就成为直接把太阳能转化为氢能的有效策略之一。至今，已有数以千计的光催化剂被应用于光催化分解水制氢方面。其中，二氧化钛(TiO₂)是研究最早且最多的光催化剂，然而，其较宽的带隙(-3.2eV)和较低的量子效率严重限制了二氧化钛的实际应用。因此，对二氧化钛进行改性以提高其光催化分解水效率将具有非常重要的战略和现实意义。

贵金属钯(Pd)和导电聚合物聚吡咯(PPy)是两种常用的改性半导体光催化剂光催化性能的物质。其中，负载于半导体光催化剂表面的Pd可以有效的捕获光生电子，从而减少光生载流子的复合效率。而导电聚合物PPy作为一种常用的光敏化材料，在拓展半导体光催化剂光吸收范围的同时，也为光生空穴的迁移提供了更为快速有效的通道。

将贵金属钯(Pd)和聚吡咯(PPy)同时负载于TiO₂表面形成TiO₂-Pd-PPy复合光催化剂后，一方面，拓展了TiO₂的光吸收范围；另一方面，促进了光生载流子的分离，从而提高TiO₂的光催化分解水的效率。

而现有技术中，TiO₂-Pd-PPy复合光催化剂的制备方法除耗时较长。合成条件复杂外，还无法实现Pd和PPy的精准定位负载，制备得到的光催化剂的光催化性能也较差。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明的一个目的是提供一种新型光催化剂TiO₂-Pd-PPy的制备方法，该方法可以实现Pd和PPy的精准定位负载，具有较强的光催化分解水产氢效率。

本发明的第二个目的是提供上述制备方法制备得到的TiO₂-Pd-PPy复合光催化剂。

本发明的第三个目的是提供上述TiO₂-Pd-PPy复合光催化剂的应用。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

一种TiO₂-Pd-PPy复合光催化剂的制备方法，包括步骤如下：

将TiO₂超声分散于水中，向其中加入钯源和吡咯单体，除去溶解氧后，用氙灯照射，光致氧化还原得到TiO₂-Pd-PPy复合光催化剂。

优选的，所述钯源为PdCl₂、(Pd(NO₃)₂、PdSO₄或Pd(CH₃COO)₂。