[发明专利]一种具有可见光分解水制氢性能的复合化Pt/TiO2-xNx催化剂及其制备和应用

权利要求书

1.一种具有可见光分解水制氢性能的复合化Pt/TiO_2-xN_x催化剂，其特征在于，所述催化剂是由铂颗粒和介孔氮掺杂二氧化钛构筑的团聚体，其中铂的负载量为0.5wt％-3wt％。

2.一种具有可见光分解水制氢性能的复合化Pt/TiO_2-xN_x催化剂的制备方法，包括：

(1)用溶胶-凝胶法制备钛硅复合氧化物凝胶，钛硅复合氧化物凝胶经干燥、粉碎、过筛和煅烧后，氨气气氛下氮化，碱液洗，水洗，干燥，得到介孔TiO_2-xN_x复合物，将介孔TiO_2-xN_x复合物与溶剂混合，超声，得到介孔TiO_2-xN_x复合物溶液，其中0<x<2，介孔TiO_2-xN_x复合物与溶剂的质量比为1:10～200；

(2)将含铂化合物溶于溶剂中，得到含铂化合物溶液，调节溶液pH为7-12，然后微波加热，冷却，得到铂纳米颗粒的悬浊液，其中含铂化合物与溶剂的比例为20-60mg:80-110mL；

(3)将步骤(1)中介孔TiO_2-xN_x复合物溶液加入到步骤(2)中铂纳米颗粒的悬浊液中，搅拌，调节溶液pH为1-6，继续搅拌，过滤，水洗，干燥，得到复合化Pt/TiO_2-xN_x催化剂，其中铂的负载量为0.5wt％-3wt％。

3.按照权利要求2所述的一种具有可见光分解水制氢性能的复合化Pt/TiO_2-xN_x催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中溶胶-凝胶法制备钛硅复合氧化物为：将酞酸丁酯和正硅酸乙酯分别作为二氧化钛和二氧化硅的前驱体，通过两步水解法得到钛硅复合氧化物凝胶，其中钛硅复合氧化物凝胶中钛与硅的摩尔比为1:3-2:1。

4.按照权利要求2所述的一种具有可见光分解水制氢性能的复合化Pt/TiO_2-xN_x催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)、(2)中溶剂均为乙醇、乙二醇或异丙醇；碱均为氢氧化钠或者氢氧化钾。

5.按照权利要求2所述的一种具有可见光分解水制氢性能的复合化Pt/TiO_2-xN_x催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中煅烧温度为400-600℃，煅烧时间为1-3h；超声时间为5min-1h。

6.按照权利要求2所述的一种具有可见光分解水制氢性能的复合化Pt/TiO_2-xN_x催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中碱液浓度为2mol/L；氨气的流量为100-400毫升/分钟；氮化温度为800-1000℃，氮化时间为4-6h。

7.按照权利要求2所述的一种具有可见光分解水制氢性能的复合化Pt/TiO_2-xN_x催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中含铂化合物为氯铂酸、氯铂酸钠或者氯铂酸钾。

8.按照权利要求2所述的一种具有可见光分解水制氢性能的复合化Pt/TiO_2-xN_x催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中微波加热功率为500-1000W，微波加热温度为50～200℃，微波加热时间为1-10min。

9.按照权利要求2所述的一种具有可见光分解水制氢性能的复合化Pt/TiO_2-xN_x催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中调节溶液pH为1-6是用盐酸、硫酸或者硝酸；搅拌时间为1-5min；继续搅拌温度为室温，继续搅拌时间为1-48h。

10.一种如权利要求1所述的具有可见光分解水制氢性能的复合化Pt/TiO_2-xN_x催化剂的应用，其特征在于，应用于以可见光为光源的光催化分解水制氢。