一种甲酸产氢气的方法技术

本发明专利技术公开了一种甲酸产氢气的方法，属于化学技术领域。所述方法是以磷化镍/CdS@Al

【技术实现步骤摘要】
一种甲酸产氢气的方法
本专利技术涉及一种甲酸产氢气的方法，属于化学

技术介绍
甲酸(FA)作为一种有前途的储氢材料，以其低毒性，低成本和高稳定性而备受关注(密度＝1.22g/mL，熔点＝281.5K，闪点＝373.9K)。在过去的几十年中，FA高效催化剂脱氢主要在热催化领域，催化剂类型主要有均相催化剂和非均相催化剂，均相催化剂主要包括可溶性铂，钌和铱膦复合物，或者非贵金属络合物(例如铁和铜)的催化剂；非均相催化剂涉及到的材料包含贵金属，例如，Pd，Au和Ag等。重要的是，大多数系统包括热催化反应，该反应需要高温才能达到较高的催化活性。并且，贵金属的高成本和低含量在很大程度上阻碍了它们的广泛应用。作为替代方案，由于太阳能具有清洁和丰富的优点，光催化FA脱氢被认为是产生H2的最有前途的方法之一。为此几个光催化系统已被开发，如Pd/C3N4，Pt/CdS，AuPd/TiO2等，高效的FA脱氢光催化剂的开发仍然缓慢。另外，大多数不含贵金属的催化剂在酸溶液中具有严重的不稳定性，并且合成催化剂的方法复杂。过渡金属磷化物(TMPs)具有优异的热和电传导性的能力，强还原能力，热稳定性以及在酸碱条件下具有良好的稳定性。因此，开发高效，低成本和稳定的甲酸脱氢光催化剂变得非常重要。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术将磷化镍/CdS@Al2O3(NixP/CdS@Al2O3)光催化剂用于光催化分解甲酸产氢反应，价格低廉，且产氢速率较高。本专利技术提供了一种甲醇产氢气的方法，所述方法是以磷化镍/CdS@Al2O3作为催化剂，在光照条件下，利用甲酸产H2。在本专利技术的一种实施方式中，反应过程中还可以加热，加热温度为20-60℃。在本专利技术的一种实施方式中，光的波长范围为200-1300nm。在本专利技术的一种实施方式中，能提供相应波长光的均可以作为光源，可以是太阳光，也可以是人造光源，比如氙灯、紫外灯、LED灯、激光等。对光的强度没有特殊要求，光强度大的，沉积速度快些。在本专利技术的一种实施方式中，采用光化学沉积法制备磷化镍/CdS@Al2O3光催化剂。本专利技术提供了一种上述方法方法在化工和氢燃料电池方面的应用。本专利技术还提供一种磷化镍/CdS@Al2O3光催化剂，所述催化剂的制备方法是在光照情况下，将磷化镍通过光沉积在CdS@Al2O3上，制备得到磷化镍/CdS@Al2O3光催化剂。在本专利技术的一种实施方式中，所述磷化镍/CdS@Al2O3光催化剂的制备方法是：将CdS@Al2O3加入到反应容器中，然后添加分散在溶剂中的氯化镍和次亚磷酸盐，混合均匀后除去反应体系中的氧气，然后后置于光照下搅拌反应，生成磷化镍/硫化镉光催化剂。在本专利技术的一种实施方式中，光照时间为3-10min，优选地，光照时间为5-8min。本专利技术还提供了一种上述磷化镍/CdS@Al2O3光催化剂在制氢方面的应用。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术采用廉价的原料、简便的方法，室温条件制备得到了含磷化镍复合光催化剂，其本质上，在光照情况下，金属通过光化学法沉积在在吸光载体上生成本专利技术的含磷化镍复合光催化剂。(2)本专利技术的含磷化镍复合光催化剂，分散在CdS@Al2O3的表面；采用含磷化镍复合光催化剂作为光催化反应的助催化剂，大幅度提高催化效率；本专利技术的含磷化镍复合光催化剂，可用于光催化分解甲酸产氢反应，价格低廉，且产氢速率较高，产氢速率能达到42.61mmol·g-1·h-1。附图说明图1是NixP-6/CdS@Al2O3复合催化剂的边光照边加热的产氢测测试图；图2是NixP-6/CdS@Al2O3复合催化剂在室外太阳光下的光催化产氢测试图；图3是NixP-6/CdS@Al2O3复合催化剂在模拟太阳光下的产氢稳定性测试图；图4是硫化镉纳米棒和含磷化镍复合催化剂的XRD图谱；图5是CdS纳米棒的TEM图像(a)，CdS纳米棒的HRTEM图像(b)，CdS@Al2O3的TEM图像(c)，NixP-6/CdS@Al2O3的TEM图像(d)，NixP-6/CdS@Al2O3的HRTEM图像(e)；图6是NixP-6/CdS@Al2O3中的Cd，S，Al，O，P和Ni元素的EDX-Mapping图；图7是含磷化镍复合催化剂的X射线光电子能谱；(a)Cd3d，(b)S2p，(c)Al2p，(d)O1s，(e)Ni2p，(f)P2p；图8是NixP-T/CdS@Al2O3复合催化剂在可见光下的光催化产氢测试图；图9是对比例1中硫化镉纳米棒和对比例2中氧化铝的硫化镉纳米棒复合催化剂在可见光下的光催化产氢测试图。具体实施方式以下对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解实施例是为了更好地解释本专利技术，不用于限制本专利技术。实施例1：一种甲酸产氢气的方法取5mg磷化镍/CdS@Al2O3(NixP-6/CdS@Al2O3)复合催化剂置于25mL光催化反应器中，随后加入10mL甲酸。超声处理30s，使用氮气脱气1h排除体系中氧气，将圆底烧瓶置于300W氙光(配有420nm截止滤光片)下照射1h，反应结束后，用热导-气相色谱检测反应中生成的氢气，最优的产氢速率为42.61mmol·g-1·h-1，大大提高了单纯的硫化镉纳米棒甲酸产氢速率。实施例2：一种甲酸产氢气的方法取5mgNixP-6/CdS@Al2O3复合催化剂置于25mL光催化反应器中，随后加入10mL甲酸。超声处理30s，使用氮气脱气1h排除体系中氧气，将圆底烧瓶置于边加热边光照的反应系统中反应1h，照射条件为：300W氙光(配有420nm截止滤光片)，加热温度分别为25℃、30℃、40℃和50℃，反应结束后，用热导-气相色谱检测反应中生成的氢气，结果见图1。在进行光照并且控制加热温度为50℃时，甲酸产氢活性高达425.5μmolh-1。实施例3：一种甲酸产氢气的方法取5mgNixP-6/CdS@Al2O3复合催化剂置于25mL光催化反应器中，随后加入10mL甲酸。超声处理30s，使用氮气脱气1h排除体系中氧气，将圆底烧瓶置于室外太阳光下照射，地点：江苏无锡，时间：2019年9月28日10:17-15:35，室外温度：25-28℃。反应结束后，用热导-气相色谱检测反应中生成的氢气，使用热导-气相色谱检测反应中生成的氢气，然后继续光照，结果见图2。反应5h后产氢量可高达约36mmol·g-1，该催化剂仍然表现出良好的光催化活性。实施例4：一种甲酸产氢气的方法在工业化应用取5mgNixP-6/CdS@Al2O3复合催化剂置于25mL光催化反应器中，随后加入10mL甲酸。超声处理30s，使用氮气脱气1h排除体系中氧气，用热导-气相色谱检测反应中生成的氢气，每隔1h使用热导-气相色谱检测反应中生成的氢气并每隔2h进行一次脱气排除反应体系中氢气，然后继续光照处理，结果见图3，反应18h后催化活性仍无明显降低，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种甲酸产氢气的方法，其特征在于，所述方法是以磷化镍/CdS@Al

【技术特征摘要】
1.一种甲酸产氢气的方法，其特征在于，所述方法是以磷化镍/CdS@Al2O3作为催化剂，在光照条件下，利用甲酸产H2。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，反应过程中还可以加热，加热温度为20-60℃。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，光的波长范围为200-1300nm。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，能提供相应波长光的均可以作为光源，包括太阳光或人造光源。


5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，采用光化学沉积法制备磷化镍/CdS@Al2O3光催化剂。


6.权利要求1-5任一项所述的方法在化工和氢燃料电池方面的应用。


7.一种磷...

【专利技术属性】
技术研发人员：董玉明，张飞燕，王光丽，顾丹，冷炎，张萍波，朱永法，蒋平平，李激，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32