一种ZnTi水滑石纳米片催化剂及其光催化分解水制备氢气的应用

摘要

本发明公开了属于催化新材料制备技术领域的一种ZnTi水滑石纳米片催化剂及其光催化分解水制备氢气的应用。本发明采用反相微乳液方法合成了ZnTi水滑石纳米片催化剂，并将其应用于分解水制氢领域。该方法通过调控表面活性剂以及水的比例，进而实现了微乳环境的可控，水滑石在微乳中晶化生长，可以有效控制水滑石的粒径从40-100nm分布。该方法使用的溶剂成本低廉，操作简单，且可以重复循环使用；水滑石纳米片催化剂的合成条件简单，原料低廉，易于大规模工业化生产。本发明合成的ZnTi水滑石具有优良的半导体特性，其在全光谱下分解水制备氢气的性能是传统的微米级粉体催化剂的三倍，有望在光催化，吸附，添加剂等领域得到广泛应用。

主权项

一种ZnTi水滑石纳米片催化剂光催化分解水制备氢气的应用，其特征在于，其反应条件为：使用ZnTi水滑石纳米片催化剂0.05‑0.2g加入到150ml水中，加入质量浓度为0.5‑2%的H₂PtCl₆溶液5‑50μl为助催化剂，100‑500μl质量浓度为85.5‑90%的乳酸溶液为牺牲剂，全光谱照射；所述的ZnTi水滑石纳米片催化剂的化学式为：[Zn²⁺_1‑xTi⁴⁺_x(OH)₂]^2x+·(A^‑)_2x·mH₂O，其中0.20≤x≤0.50；A^‑是十二烷基硫酸根；m为结晶水数量，取值范围为0.5‑9；所述的ZnTi水滑石纳米片催化剂的制备方法如下：1）配置微乳液：将异丙醇20‑80ml、去离子水0.2‑2.0ml、表面活性剂十二烷基硫酸钠0.12‑2.16g加入到三口烧瓶中，搅拌至溶液均一；然后缓慢加入1‑丁醇0.5‑2ml，搅拌至澄清；2）将0.001‑1.00mol的Zn(NO₃)₂·6H₂O加入到步骤1）配制的微乳液中，溶解完全后，在密闭环境下加入0.11‑0.37ml的TiCl₄溶液，待烟雾消失后，加入尿素，80‑120℃晶化回流24‑48h；其中加入的0.11‑0.37mlTiCl₄溶液中含TiCl₄0.001‑0.003mol；加入的尿素的摩尔数为Zn(NO₃)₂·6H₂O和TiCl₄摩尔数之和的2‑5倍；3)待反应完成后，产物抽滤，用体积比为1:1的去离子水和乙醇混合溶液离心洗涤2‑6次，再用无水乙醇洗涤1‑3次，滤饼于60‑90℃烘箱干燥4‑16h，即得ZnTi水滑石纳米片催化剂。