The invention discloses a composite piezoelectric catalyst and its preparation and application in the production of hydrogen from water by acoustic catalytic cracking. ZnO_Au composite piezoelectric catalysts were prepared by in-situ reduction of gold ions onto the surface of zinc oxide nanorods to form gold elementary substances using oxygen vacancy defects on the surface of zinc oxide nanorods. The hydrogen production performance of ZnO_Au composite piezoelectric catalysts was greatly improved after pure water was decomposed and hydrogen was produced. The hydrogen production rate of the composite piezoelectric catalysts driven by ultrasonic wave was four times that of the unsupported ZnO nanorods, which broke the limitation of single piezoelectric materials as acoustic catalysts and realized the efficient utilization of sound energy. It provides a new way to produce hydrogen by pyrolysis of water with piezoelectric effect. It has broad application prospects in the field of mechanical energy conversion of hydrogen, and its preparation method is simple and suitable for industrial production.
【技术实现步骤摘要】
一种复合型压电催化剂及其制备和应用
本专利技术催化材料
,具体涉及一种复合型压电催化剂及其制备和在声催化裂解水制氢中的应用。
技术介绍
人口的急剧膨胀、经济的飞速发展、化石能源的过度开采和消耗,造成了能源短缺这一世界性难题。目前,全球多个国家针对能源短缺问题制定了相应的政策,以此来促进社会经济的可持续发展。氢能作为一种清洁无污染的可再生能源,对于工业生产与国民经济的发展尤为重要。利用自然界中分布丰富的可再生能源在能源转换材料的辅助下直接驱动裂解水反应,能够将低密度的能量转化成高密度的氢能,有望为社会经济的可持续发展做出革命性贡献。例如光催化制氢,众多的半导体光催化材料在模拟太阳光的照射下能够将水还原成氢气,缓解日益紧张的能源危机。但是这种技术在实际应用中受到很大程度的限制,这是因为太阳光的照射受天气和白昼限制,光催化反应无法持续进行。同时,催化剂在太阳光激发下产生的光生电子和空穴不具备很强的氧化还原能力,且产氢反应的发生大都依赖于牺牲剂将空穴消耗。相比之下,声催化制氢技术不受这些因素的限制,不需要借助于牺牲剂参与,就能在声波的驱动下完成裂解水反应,继而产生氢气。这种特殊的能量转化技术不仅能够富集自然界中的机械振动,如消除城市噪声,还能为氢气的制备提供一种洁净的渠道,拓宽制氢技术的实际应用。压电晶体是一种不存在对称中心的异极材料,被广泛应用于电声换能器、压力传感器、压电驱动器等众多领域。当压电材料受到应力作用时,加在晶体上的外力不仅可以使材料发生形变,而且可以改变晶体的极化状态,在材料表面产生电势,继而驱动纯水裂解产生氢气。目前关于国内外报道的利用催化 ...
【技术保护点】
1.一种复合型压电催化剂,其特征在于:利用氧化锌表面的氧空位缺陷,在氧化锌纳米棒表面将金离子原位还原形成金单质,从而制得ZnO‑Au复合型压电催化剂;其中,金单质的负载量为20mol%。
【技术特征摘要】
1.一种复合型压电催化剂,其特征在于:利用氧化锌表面的氧空位缺陷,在氧化锌纳米棒表面将金离子原位还原形成金单质,从而制得ZnO-Au复合型压电催化剂;其中,金单质的负载量为20mol%。2.根据权利要求1所述复合型压电催化剂,其特征在于:所述氧化锌纳米棒的长度为0.5~1mm,直径为20~30nm,其晶体结构为六方纤锌矿型。3.一种如权利要求1所述复合型压电催化剂的制备方法,其特征在于:按摩尔比1:5~1:15称取锌盐和碱源,以正丙醇为反应溶剂,通过醇热法制得所述氧化锌纳米棒,然后在氧化锌纳米棒表面原位还原形成金单质,制得所述...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘平,王凯强,叶云,黄学烟,赵燕,雷瑞,高帆,
申请(专利权)人:福州大学,
类型:发明
国别省市:福建,35
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