[发明专利]一种光催化分解水制备氢气催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种光催化分解水制备氢气催化剂的制备方法，包括氧化石墨烯的制备和氧化石墨烯的修饰改性，其中所述的氧化石墨烯先在有机醇溶液的超声波中处理，后经过有机胺类化合物或吡咯类化合物修饰改性，所述的修饰后的氧化石墨烯经有机溶剂洗涤、离心和真空干燥，最后在所述的修饰后的氧化石墨烯原位负载铂。本发明发明的光催化分解水制备氢气的催化剂制备方法具有制备流程简单、生产成本低的特点。

技术领域

本发明涉及催化材料领域，特别是涉及一种光催化分解水制备氢气催化剂的制备方法。

背景技术

在面对日益紧张的世界性能源和环境问题面前，太阳能光催化制氢的探究和开发再一次成为世界性重要话题。在合适的催化剂作用下，利用太阳光催化分解水制备氢气，成为当今世界上从根本上解决能源和环境保护问题的方法之一。根据体系不同，能够实现光分解水制氢的途径主要有两种：一是电极光电化学分解水制氢；另一种是悬浮体系光催化分解水制氧。与前者相比，后者具有反应相对简单、固液接触面积明显扩大等优势。因此，在对光催化制氢技术进行研究和开发时，选取到合适的光催化剂成为很关键的问题；同时找到一种流程简单、生产成本低的光催化分解水制备氢气催化剂的制备方法也同样重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光催化分解水制备氢气催化剂的制备方法，该制备方法具有制备流程简单、生产成本低的特点，同时所得催化剂具有良好的光催化分解水的催化活性，且制氢效率高、催化剂组分简单。

本发明采用的技术方案是：一种光催化分解水制备氢气催化剂的制备方法，至少如下步骤：氧化石墨烯的制备和氧化石墨烯的修饰改性，其中所述氧化石墨烯的制备包括了石墨在强酸性溶液中与高锰酸钾强氧化剂反应，反应完后进行冷却、蒸馏水洗涤、离心和干燥；

所述氧化石墨烯的修饰改性为：氧化石墨烯先在有机醇溶液的超声波中处理，后经过一种有机胺类化合物或吡咯类化合物修饰改性，修饰改性后的氧化石墨烯经有机溶剂洗涤、离心和真空干燥，最后在修饰改性的氧化石墨烯上负载铂。

本发明所述的有机胺类化合物是指芳香胺类化合物、脂肪胺类化合物、醇胺类化合物、酰胺类化合物、脂环胺类化合物、萘系胺类化合物、及聚乙烯亚胺、羟胺、肼化合物中任意一种化合物。

优选地，所述的脂肪胺类化合物选自甲胺、乙胺、乙二胺、丙胺、环丙胺、正丁胺、己二胺、三辛胺、癸胺、十八胺中任意一种化合物；

或所述的醇胺类化合物选自乙醇、丙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、N,N-二乙基乙醇胺中任意一种化合物；

或所述的酰胺类化合物选自甲酰胺、乙酰胺、丙酰胺、丁酰胺、聚丙烯酰胺、己内酰胺、二甲基甲酰胺中任意一种化合物；

或所述的脂环胺类化合物选自三亚乙基二胺、六亚甲基四胺、环乙烯亚胺、吗啉、哌嗪、环己胺中任意一种化合物；

或所述的萘系胺类化合物选自萘胺、劳伦酸、克拉夫酸、吐氏酸、邻苯二甲酰亚胺、牛磺酸中任意一种化合物。

本发明所述吡咯类化合物选自吡咯、吲哚、吲哚乙酸、色氨酸、酮康唑中任意一种化合物。

本发明所述强酸优选为磷酸或硫酸的任意一种。

本发明所述石墨在强酸性溶液中与高锰酸钾强氧化剂的反应温度优选为40℃∽60℃。

本发明所述的氧化石墨烯先在有机醇溶液的超声波中处理，所述的有机醇为甲醇或乙醇，处理时间为0.5∽2小时。

本发明所述修饰改性的温度是60~150℃，时间是10~30小时。

本发明修饰改性后的氧化石墨烯是有机溶剂洗涤及真空干燥。