[发明专利]一种金属有机凝胶负载Pt的催化剂制备及其在光催化制氢上的应用

说明书

技术领域

本发明属于光催化制氢领域，技术涉及金属有机凝胶，特别是一种基于MIL-100(Al)的金属有机凝胶（MOG）负载Pt的制备方法及其在光催化制氢方面的应用。

背景技术

在科学技术与工业化水平飞速发展的背景下，人类对于能源的依赖程度也正以前所未有的速度加大着。过分的使用化石能源，不仅消耗着地球仅剩的资源，随之而来的还有环境污染问题，这些问题已经严重的影响到了人们的生活。如今，要想解决关乎全人类生存与发展的终极问题，唯一的途径就是寻找新的可再生的清洁能源，而太阳能便成了一个在现在看来最佳的选择。

通过对光能的利用，将光能转化为化学能，尤其是氢能，可以很好地解决上述问题。通过用MOGs材料对光催化剂改性以及用染料敏化的手段使其具有光催化性能的方法，制备出新型的应用于光催化制氢领域的光催化剂，以期得到效率更高的光催化剂，有效提升光催化制氢反应的催化剂活性。

金属有机凝胶（MOG）是金属有机化合物粒子通过范德华力、分子间作用力等作用力在空间自组装形成不规则的三维网状结构。它具有大的比表面积且合成简单，在作为催化剂的载体方面有很大的潜在应用。

发明内容

本发明的目的在于制备一种基于MIL-100(Al)的金属有机凝胶（MOG）负载Pt的催化剂，将其用于光催化制氢。这种催化剂制备简单，能有效提高光催化制氢速率，而且是一种异相催化剂，催化后分离回收简单。

一种基于MIL-100(Al)的金属有机凝胶负载Pt的催化剂制备方法，可按如下步骤进行。

（1）将均苯三酸溶解在溶剂中，制备含有均苯三酸的溶液。

（2）铝盐溶解在溶剂中，制备含有铝离子的溶液。

（3）将步骤（1）所得的溶液倒入步骤（2）所得的溶液中，室温下搅拌一段时间使其充分混合，然后转移至反应釜中，高温下反应一段时间，即可得到基于MIL-100(Al)的湿凝胶，再将湿凝胶用乙醇洗涤三次。

（4）配制六水合氯铂酸溶液，得到溶液A。

（5）将溶液A缓慢地注入到步骤（3）洗涤三次后的湿凝胶中，避光静置。

（6）将步骤（5）得到的湿凝胶洗涤，干燥即可得到干凝胶负载Pt的催化剂。

（7）将光敏剂溶解在水中，制备含有光敏剂的溶液。

（8）取三乙醇胺加入到装有步骤7制备的溶液的光反应容器中去，再加入步骤（6）中得到的干凝胶负载Pt的催化剂。

（9）用光催化分析系统记录催化反应的进程。

进一步地，本发明所述步骤（1）和步骤（2）中所用的溶剂为乙醇。

进一步地，本发明所述步骤（2）中的铝盐为九水合硝酸铝。

进一步地，本发明所述步骤（3）中，铝离子与均苯三酸的摩尔比为1.5~2:1。

进一步地，本发明所述步骤（3）中的高温为140℃，时间为6小时。

进一步地，本发明所述步骤（4）中配制六水合硝酸银溶液所用的溶剂为无水乙醇，六水合氯铂酸的用量（质量）为干凝胶的4/100。

进一步地，本发明所述步骤（5）中的避光静置时间为36-48小时。

进一步地，本发明所述步骤（6）中干燥条件为真空下80℃。

进一步地，本发明所述步骤（7）中光敏剂为罗丹明B用量为100 ppm~250 ppm。进一步地，本发明所述步骤（8）中三乙醇胺体积分数为10%。

研究发现，纳Pt颗粒催化剂具有广泛的工业应用前景，纳米Pt由于其高的表面自由能容易在反应中发生团聚现象而使催化活性下降，所以负载型Pt催化剂更具有应用前景。金属有机凝胶是一种多孔材料，具有较高的比表面积和可调变的孔道结构。

本发明所制备的金属有机凝胶负载Pt的催化剂，金属有机凝胶具有活性位点和较高的比表面积，能提高活性组分纳米Pt的分散程度和避免其发生团聚，使得制备的金属有机凝胶负载Pt的催化剂在反应过程中即使用量很少也能具有优越的催化性能。

附图说明

图1为实施例2负载前湿凝胶图（A）及负载后干燥了的催化剂实物图（B）。

图2为实施例2金属有机凝胶负载前后的XRD图。

图3为本发明实施例2制得的金属有机凝胶负载Pt后的TEM图。

图4为本发明实施例2制得的金属有机凝胶负载Pt的催化剂在不同罗丹明B浓度下的产氢速率。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。

实施例1