一种Ti-MOF/Rh-Al制造技术

本发明专利技术公开了一种Ti‑MOF/Rh‑Al

【技术实现步骤摘要】
一种Ti-MOF/Rh-Al2O3复合催化剂的制备方法
本专利技术涉及纳米催化剂领域，具体来说是一种Ti-MOF/Rh-Al2O3复合催化剂的制备方法。
技术介绍
氢气作为一种重要的化工原料，其生产主要依赖烃类重整和煤气化。然而，化石能源的过度消耗及带来的能源与环境问题严重影响了人类社会的可持续发展。半导体光催化技术作为一种绿色制氢技术得到了广泛关注和飞速发展，但光催化制氢的效率低以及成本高等问题限制了其发展，因此目前开发高效、稳定的分解水光催化剂仍然是光解水制氢领域的热点与核心问题。贵金属催化剂具有良好的光催化性能，但其价格昂贵，不适合大规模使用，将少量贵金属催化剂负载到非贵金属材料上能使复合材料具有贵金属的催化活性同时也能降低成本。Ti基材料是目前被研究最为广泛的光催化材料，其能带间隙宽，化学性质稳定，是目前的研究热点。但单纯的Ti基材料在光催化反应时并不能表现出良好的催化活性，因此需要对其改性来提高催化活性。
技术实现思路
本专利技术公开了一种Ti-MOF/Rh-Al2O3复合催化剂的制备方法，包括以下原料：氧化铝、RhCl3、碳酸氢钠、抗坏血酸、钛酸四丁酯、DMF和反丁烯二酸。具体制备方法包括以下步骤：S1：将氧化铝放入研钵中，研磨至60-80目；S2：将S1得到的氧化铝粉末加入去离子水中，加入碳酸氢钠，搅拌20-40min，加入RhCl3，继续搅拌20-30min；S3：将抗坏血酸溶液滴加入S2中溶液，调节溶液pH，之后将装有混合溶液的烧杯置于油浴锅中，一定温度下搅拌反应；S4：S3反应结束后，将产物放入离心管中，用去离子水离心洗涤6-8次，之后在真空干燥箱中，60-80℃干燥6-8h；S5：将钛酸四丁酯加入二甲基甲酰胺中，搅拌使其完全溶解，之后加入反丁烯二酸，搅拌30-60min；S6：将S4产物加入S5溶液中，搅拌1-2h，使其混合均匀，之后将溶液转入聚四氟乙烯反应釜中，进行水热反应，反应结束后，用乙醇和DMF清洗3-5遍，之后放入真空干燥箱中，50-60℃真空干燥8-12h。优选的，所述步骤S2中，氧化铝粉末、碳酸氢钠、RhCl3和去离子水的质量体积比为(5-10)g：(3-5)g：1g：(50-70)ml。优选的，所述步骤S3中，抗坏血酸溶液浓度为0.3-0.5mol/L。优选的，所述步骤S3中，调节溶液pH至6-6.5。优选的，所述步骤S3中，油浴温度为150-200℃，油浴时间为24-32h。优选的，所述步骤S4中，离心清洗转速为6000-8000rpm/min，洗涤时间为5-10min。优选的，所述步骤S5中，钛酸四丁酯、二甲基甲酰胺和反丁烯二酸的质量体积比为1g：(15-20)ml：(1-1.5)g。优选的，所述步骤S6中，水热反应温度为120-160℃，反应时间为12-16h。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：(1)本专利技术在液相中利用抗坏血酸还原RhCl3得到负载在氧化铝上的Rh单质，与传统高温下利用H2还原制备Rh单质的方法相比，更温和安全，且成本更低。(2)本专利技术在氧化铝上负载了Ti-MOF，Ti-MOF是p型半导体，氧化铝是n型半导体，通过复合使它们可以形成异质结结构，有效提升了材料的光催化性能。(3)本专利技术通过在氧化铝上负载Ti-MOF与Rh，Rh作为光生电子的受体，可以使光生电子在其表面聚集，进而被氧气捕获生成强氧化性的物种。同时，Rh在材料的表面沉积会形成肖特基势垒，从而有效地抑制电子-空穴的复合，提高光生电荷分离效率，进而提高光催化活性。(4)本专利技术所用原料易于获取，制备方法简单，适合大规模生产。具体实施方式实施例1：一种Ti-MOF/Rh-Al2O3复合催化剂，制备方法包括以下步骤：S1：将7g氧化铝放入研钵中，研磨至60-80目；S2：将S1得到的氧化铝粉末加入50ml去离子水中，加入4g碳酸氢钠，搅拌20min，加入1gRhCl3，继续搅拌20min；S3：将0.4mol/L的抗坏血酸溶液滴加入S2中溶液，调节溶液pH至6.2，将装有混合溶液的烧杯置于油浴锅中，在180℃下油浴搅拌28h；S4：S3反应结束后，将产物放入离心管中，用去离子水在7000rpm/min转速下离心洗涤8min，一共洗涤6次，之后放入真空干燥箱中，在70℃干燥7h；S5：将3g钛酸四丁酯加入50mlDMF中，搅拌使其完全溶解，之后加入4g反丁烯二酸，搅拌45min；S6：将S4产物加入S5溶液中，搅拌1.5h，使其混合均匀，之后将溶液转入聚四氟乙烯反应釜中，在150℃下水热反应14h，反应结束后，用乙醇和DMF清洗4遍，之后放入真空干燥箱中，在55℃真空干燥10h。实施例2：一种Ti-MOF/Rh-Al2O3复合催化剂，制备方法包括以下步骤：S1：将5g氧化铝放入研钵中，研磨至60-80目；S2：将S1得到的氧化铝粉末加入60ml去离子水中，加入3g碳酸氢钠，搅拌30min，加入1gRhCl3，继续搅拌25min；S3：将0.3mol/L的抗坏血酸溶液滴加入S2中溶液，调节溶液pH至6，将装有混合溶液的烧杯置于油浴锅中，在150℃下油浴搅拌32h；S4：S3反应结束后，将产物放入离心管中，用去离子水在6000rpm/min转速下离心洗涤10min，一共洗涤8次，之后放入真空干燥箱中，在60℃干燥8h；S5：将3g钛酸四丁酯加入45mlDMF中，搅拌使其完全溶解，之后加入3g反丁烯二酸，搅拌30min；S6：将S4产物加入S5溶液中，搅拌1h，使其混合均匀，之后将溶液转入聚四氟乙烯反应釜中，在120℃下水热反应16h，反应结束后，用乙醇和DMF清洗4遍，之后放入真空干燥箱中，在50℃真空干燥12h。实施例3：一种Ti-MOF/Rh-Al2O3复合催化剂，制备方法包括以下步骤：S1：:10氧化铝放入研钵中，研磨至60-80目；S2：将S1得到的氧化铝粉末加入70ml去离子水中，加入5g碳酸氢钠，搅拌40min，加入1gRhCl3，继续搅拌30min；S3：将0.5mol/L的抗坏血酸溶液滴加入S2中溶液，调节溶液pH至6.5，将装有混合溶液的烧杯置于油浴锅中，在200℃下油浴搅拌24h；S4：S3反应结束后，将产物放入离心管中，用去离子水在8000rpm/min转速下离心洗涤5min，一共洗涤6次，之后放入真空干燥箱中，在80℃干燥6hS5：将3g钛酸四丁酯加入60mlDMF中，搅拌使其完全溶解，之后加入4.5g反丁烯二酸，搅拌60min；S6：将S4产物加入S5溶液中，搅拌2h，使其混合均匀，之后将溶液转入聚四氟乙烯反应釜中，在160℃下水热反应12h，反应结束后，用乙醇和DMF清洗5遍，之后放入真空干燥箱中，60℃真空干燥8h。实施例4：一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Ti-MOF/Rh-Al

【技术特征摘要】
1.一种Ti-MOF/Rh-Al2O3复合催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1：将氧化铝放入研钵中，研磨至60-80目；
S2：将S1得到的氧化铝粉末加入去离子水中，加入碳酸氢钠，搅拌20-40min，加入RhCl3，继续搅拌20-30min；
S3：将抗坏血酸溶液滴加入S2中溶液，调节溶液pH，之后将装有混合溶液的烧杯置于油浴锅中，一定温度下搅拌反应；
S4：S3反应结束后，将产物放入离心管中，用去离子水离心洗涤6-8次，之后在真空干燥箱中，60-80℃干燥6-8h；
S5：将钛酸四丁酯加入二甲基甲酰胺中，搅拌使其完全溶解，之后加入反丁烯二酸，搅拌30-60min；
S6：将S4产物加入S5溶液中，搅拌1-2h，使其混合均匀，之后将溶液转入聚四氟乙烯反应釜中，进行水热反应，反应结束后，用乙醇和DMF清洗3-5遍，之后放入真空干燥箱中，50-60℃真空干燥8-12h。


2.如权利要求1所述的一种Ti-MOF/Rh-Al2O3复合催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，氧化铝粉末、碳酸氢钠、RhCl3和去离子水的质量体积比为(5-10)g：(3-5)g：1g：(50-70)ml。


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【专利技术属性】
技术研发人员：胡国强，李建洋，
申请(专利权)人：胡国强，
类型：发明
国别省市：湖南;43