环化聚丙烯腈复合多金属氧化物的制备方法

摘要

本发明涉及一种能利用可见光催化分解水制氢的复合型光催化剂体系的制备方法。该体系以环化聚丙烯腈为基体，以铁系氧化物为主体，复合其他金属氧化物，并以少量贵金属修饰而成。其中，铁系氧化物包括三价铁与二价铁，具有一定磁性；其他金属氧化物含以下一种或几种金属元素：镁、钙、锶、钡、铬、锰、钴、镍、铜、锌、镓、镉、铟、锡，其中，铜包括1价和2价，锡包括2价和4价；修饰的贵金属包括以下一种或几种：钌、铑、钯、银、金、铂。所得环化聚丙烯腈和贵金属修饰的多金属复合铁系氧化物通过热处理后，形成复合型光催化剂体系，用于光解水制氢，其催化活性优良，光解水产氢率可达550μmol/(g.h)。催化后，催化剂易于回收处理，稳定性好，耐用性强。

主权项

一种环化聚丙烯腈复合多金属氧化物的制备方法，其特征在于该方法的具体步骤为：A.     以去离子水配制三价铁和二价铁离子的混合水溶液，其中三价铁与二价铁的分子数之比为1~10；所用金属离子盐为盐酸盐或硝酸盐；铁离子总摩尔浓度为0.001 ~1 mol/L；B.     以去离子水配制镁、钙、锶、钡、铬、锰、钴、镍、铜、锌、镓、镉、铟、锡离子中的一种或几种金属离子的混合水溶液，所用金属离子盐包括盐酸盐或硝酸盐；其中，铜包括1价和2价，锡包括2价和4价；各金属元素间的分子数之比介于0.1~10之间；溶液pH调节为1~3；金属离子总浓度为0.001~1mol/L；C.     将步骤A和步骤B所制备的金属离子水溶液混合均匀，制得包括铁离子和其他一种或多种金属离子的混合溶液，铁离子和其他金属离子间的摩尔数之比为0.01~30；D.     取固体NaOH溶解于去离子水中，配制成NaOH水溶液，其浓度范围为0.1~2 mol/L；E.      取聚丙烯腈粉末溶解于N，N‑二甲基甲酰胺中，溶解后制得聚丙烯腈的溶液，其质量浓度为0.1%~5%；F.      按金属离子转化成为氢氧化物所需的OH‑的量，取步骤D所配制的NaOH溶液，按过量10 wt%~100wt% OH‑溶液的量加入至步骤C所得的金属离子混合溶液中，搅拌均匀；随即按聚丙烯腈中N原子总数与所有金属离子总量间摩尔数之比为0.1~10的比例加入步骤E所配制的聚丙烯腈溶液，得到大量沉淀；充分搅拌后，抽滤，用去离子水多次洗涤至滤液呈中性，60~80℃烘干后，用高速粉碎机粉碎，得到粉末样(I)；G.     配制贵金属离子的水溶液，贵金属离子为钌、铑、钯、银、金、铂中的一种或几种，贵金属离子的总浓度为0.001~0.1 mol/L；H.     将步骤F中得到的粉末样(I)室温下浸渍于步骤G中配制的贵金属离子的水溶液中，溶液中贵金属离子的总量为粉末固体量的0.1wt‰~10wt‰；边搅拌边浸渍1~48h后，调节pH值至8~9；热水浴蒸发干燥，研磨粉碎后制得粉末样(II)；将粉末样(II)放入马弗炉高温处理，烧结温度为160~700℃，烧结时间为1~48h，得到环化聚丙烯腈复合多金属氧化物复合型光催化剂。