[发明专利]具有光催化产氢作用的掺杂元素Pt的钛酸纳米管的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有光催化产氢作用的掺杂元素Pt的钛酸纳米管的制备方法，包括如下步骤：将TiO₂与NaOH水溶液混合，搅拌，得混合液；微波处理，收集沉淀物；沉淀物采用HCl水溶液冲洗，用去离子水冲洗，冷冻干燥，得到钛酸纳米管；将钛酸纳米管和氯铂酸水溶液混合，调pH，持续搅拌，在紫外线下照射，离心弃上清液，冷冻干燥，得掺杂元素Pt的钛酸纳米管光催化产氢催化剂。本发明的方法制备的具有光催化产氢作用的掺杂元素Pt的钛酸纳米管置于甲醇水溶液中照射紫外光或可见光即可进行产氢反应。本发明的方法制备的钛酸纳米管使用较低功率的灯管就达到较好的产氢效能。

技术领域

本发明属于光催化产氢技术领域，具体涉及一种具有光催化产氢作用的掺杂元素Pt的钛酸纳米管的制备方法。

背景技术

随着主要能源--石油的价格日渐上涨，能源危机已是迫切需要面对的问题，再加上由石化燃料燃烧后所排放的二氧化碳、氮氧化物、硫氧化物会污染环境，研发及推广清洁能源生产技术成为亟待解决的问题。光电化学法使用半导体光催化剂作为材料，利用其受光激发后会产生电子、电洞的特性，进而使有机物分解产生氢气，且其以取之不尽的太阳能为能源又可在常温下进行反应，同时还具有环保、效率佳等优点。

二氧化钛(TiO₂)，其物化性质在常温常压下相当稳定，不仅拥有较强的氧化还原能力，且光照后也不会发生光腐蚀现象，又具有耐酸碱、价格便宜、容易制备及无毒性等特点，是目前最广泛使用的光催化材料。但二氧化鈦为紫外光触媒，无法有效利用太阳光谱中的可见光且其受光激发所产生的电子电洞容易在其內部或表面再結合等因素，均会降低水转换成氢气的效率，催化效力有限。

采用钛酸纳米管来增加光催化剂的比表面积，表面积增加，反应总面积增加，可吸附更多的反应物，提高光催化反应速率及效率；采用添加贵重金属(如Pt、Pd、Au、Ag)来提高电子电洞分离效率，利用金属本身对电子强烈的吸引力，促使电子迁移至催化剂表面的金属累积电荷，另外在金属—半导体界面上形成能障，使电子不易再回到半导体，可有效降低电子电洞对再结合的概率，并提升二氧化钛的催化效率。

但目前尚未有具有光催化产氢作用的掺杂元素Pt的钛酸纳米管的制备方法的报道。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种具有光催化产氢作用的掺杂元素Pt的钛酸纳米管的制备方法。

本发明的技术方案概述如下：

一种具有光催化产氢作用的掺杂元素Pt的钛酸纳米管的制备方法，包括如下步骤：

(1)按比例将0.4-0.8g比表面积为40-60m²g^-的TiO₂与50-90mL的8-12M的NaOH水溶液混合，搅拌30-50分钟，得混合液；在110-150℃和300-500W微波功率下微波处理2-4小时，收集沉淀物；沉淀物采用HCl水溶液冲洗2-4次，用去离子水冲洗3-5次，冷冻干燥，得到钛酸纳米管；

(2)按比例，将0.5-2g步骤(1)获得的钛酸纳米管和8-14mL的0.005M氯铂酸水溶液混合，用草酸水溶液调pH为2-4，持续搅拌，在能量150-350W和波长365nm紫外线下照射2-5h，离心弃上清液，冷冻干燥，得掺杂元素Pt的钛酸纳米管光催化产氢催化剂。

本发明的优点是：

本发明的的方法制备的具有光催化产氢作用的掺杂元素Pt的钛酸纳米管置于甲醇水溶液中照射紫外光或可见光即可进行产氢反应。

本发明的一种具有光催化产氢作用的掺杂元素Pt的钛酸纳米管使用较低功率的灯管就达到较好的产氢效能；

本发明通过添加Pt来提高电子电洞分离效率，有效降低电子电洞对再结合的概率，并提升催化效率；