一种锥形阵列气凝胶及其制备方法和在水蒸汽裂解产氢中的应用技术

本发明专利技术公开了一种锥形阵列气凝胶及其制备方法和在水蒸汽裂解产氢中的应用。锥形阵列气凝胶由底座及锥形阵列组成；锥形阵列为光催化模块，由若干个锥形气凝胶光催化单元组成；底座为光热模块，由具有维管结构的光热性气凝胶构成。该锥形阵列气凝胶耦合了光热模块和光催化模块，可以利用光热模块产生水蒸气并直接提供给光催化模块进行光催化产氢活动。同时，其特殊的三维锥形阵列设计不但能同时发挥光热模块和光催化模块作用，而且增加了光照面积，大大提高催化产氢效率。特别是光热模块与光催化模块以高度集成形式组成一个反应器件，大大降低了光催化水蒸气裂解系统的制备难度和成本。和成本。和成本。

【技术实现步骤摘要】
一种锥形阵列气凝胶及其制备方法和在水蒸汽裂解产氢中的应用


[0001]本专利技术涉及一种气凝胶材料，特别涉及一种锥形阵列气凝胶及其制备方法，还涉及一种锥形阵列气凝胶在水蒸气裂解产氢中的应用，属于光催化


技术介绍

[0002]光催化水裂解制氢是全球能源危机的最重要反应之一。光催化裂解水具有潜在的可扩展性和技术可行性，特别是它可以在没有外部偏压的情况下进行，这大大降低了生产高纯氢的成本。
[0003]然而，基于液
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固
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气三相界面的传统光催化裂解水产氢体系存在一些关键的挑战。例如，近年来逐渐发展的、具有工业化应用前景的平板式光催化反应器件中，流动的粘性水进入该反应器可以连续洗脱光催化剂粉末本身或溶解的离子，并由此引发光催化剂的脱落、溶解或光腐蚀加剧，阻碍了流动催化体系的构建和光催化产氢的工业化进程。此外，大多数光催化水裂解体系都是在稀缺的纯净水中进行的，极大地限制了其实际应用。海水是最容易获得的天然水源，但很少用于光催化产氢。这是因为海水盐度较高，溶解在海水中的盐会消耗光生载流子，导致催化剂表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锥形阵列气凝胶的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1)将包含钛源和纺丝聚合物的纺丝液通过静电纺丝得到纺丝纤维，所述纺丝纤维经过退火处理，得到二氧化钛纳米纤维；2)将二氧化钛纳米纤维与包含水、亲水性高分子及偶联剂在内的原料I混合后，填充至锥形阵列模具下部的锥形空腔内部，并进行冷冻处理；所述锥形阵列模具下部为若干个规则排列的锥形空腔，上部为底座空腔；3)将包含水、亲水性高分子、纳米增韧剂、光热剂及偶联剂在内的原料II混合后，填充至锥形阵列模具上部的底座空腔内部，并进行冷冻处理；4)待锥形阵列模具中液体完全冷冻后，脱模，再进行冷冻干燥处理和固化处理，即得。2.根据权利要求1所述的一种锥形阵列气凝胶的制备方法，其特征在于：所述纺丝液包含醇类溶剂、调制剂、钛源和纺丝聚合物；其中，醇类溶剂、调制剂、钛源和纺丝聚合物的质量比为8:(3～5):(3.5～5.5):(0.2～0.8)。3.根据权利要求1或2所述的一种锥形阵列气凝胶的制备方法，其特征在于：所述静电纺丝的条件参数为：电压为10.0～20.0kV，收集板与纺丝针头之间的距离为10～25cm，纺丝液的给料速率为0.5～3.5mLmin
–1。4.根据权利要求1所述的一种锥形阵列气凝胶的制备方法，其特征在于：所述退火的条...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘又年，王伟，邓留，余潇，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：