CdS-Ru光催化剂在光催化重整生物质制氢中的应用制造技术

技术编号：41327735 阅读：5 留言：0更新日期：2024-05-13 15:05

本发明专利技术公开了一种CdS‑Ru光催化剂在光催化重整生物质制氢中的应用。本发明专利技术先利用四水硝酸镉和硫脲在乙二胺中进行水热反应，制备CdS纳米线，再将CdS纳米线超声分散于含有氢氧化钠和氯化钌的水溶液中，并加入乳酸作为牺牲剂，经光照处理，制得CdS‑Ru光催化剂。本发明专利技术以钌作为助催化剂形成的CdS‑Ru光催化剂用于光催化重整生物质制氢，能够有效提升光催化重整纤维素产氢活性，制氢速率最高可达820μmol h<supgt;‑1</supgt; g<supgt;‑1</supgt;。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光催化制备氢气，涉及一种cds-ru光催化剂在光催化重整生物质制氢中的应用。

技术介绍

1、纤维素作为农林废弃物的主要成分，是最丰富的生物质。利用纤维素作为可再生原料生产氢气已被证明是最经济实惠的可持续制氢方法之一。光催化纤维素重整制氢是一种将纤维素材料转化为氢气的新型技术。相比传统纤维素气化制氢技术需要高温(750℃)反应条件而存在高能耗的问题，光催化纤维素重整制氢反应在非常温和的条件下就可以进行，并以太阳光作为唯一的能量输入，具有绿色、可持续的优点。因此，自该技术被报道以来，受到了人们的广泛关注。然而，目前光催化纤维素重整制氢仍面临低转化效率的问题，其主要原因在于纤维素化学性质稳定，很难发生氧化反应。羟基自由基(·oh)具有很强的氧化能力，是氧化纤维素的关键物质。光催化纤维素重整体系中·oh的形成在一定程度上决定了纤维素重整制氢的转化效率。为了提高纤维素转化为h2的效率，研究人员正积极致力于设计具有优越·oh生成能力的光催化剂。然而，这面临巨大挑战，因为在光催化剂表面构建既能有效捕获空穴，又能高效催化空穴氧化oh-生成·oh的高活性位点存在很大困难。

2、cds具有低成本、制备简易以及良好的可见光响应等优点。然而，单组分cds在可见光激发下不仅易发生光腐蚀，而且电子与空穴复合率高，很难迁移到表面参与催化反应，光催化纤维素重整制氢效率低。目前，贵金属助催化剂修饰成为提高cds催化产氢活性的最有效方法之一。因为贵金属助催化剂可以为光生电荷提供捕获位点，促进电荷分离；也可以通过及时消耗光生空穴提高催化剂的

技术实现思路

1、本专利技术提供一种cds-ru光催化剂在光催化重整生物质制氢中的应用。

2、进一步地，所述的生物质为纤维素。

3、进一步地，所述的cds-ru光催化剂为表面负载钌的cds纳米线。

4、进一步地，所述的cds-ru光催化剂中，钌的负载量为0.06～0.31wt％，优选为0.15wt％。

5、进一步地，所述的cds-ru光催化剂通过以下步骤制备：

6、(1)将四水硝酸镉和硫脲搅拌溶解于乙二胺中得到混合溶液，然后置于180±10℃下进行水热反应，反应结束后冷却至室温，去除上清液，收集固体，依次进行离心清洗、干燥，得到cds纳米线；

7、(2)将cds纳米线超声分散于含有氢氧化钠和氯化钌的水溶液中，随后加入乳酸作为牺牲剂，混合均匀后进行光照处理，所得样品进行离心清洗、干燥后，得到cds-ru光催化剂。

8、进一步地，步骤(1)中，混合溶液中，四水硝酸镉、硫脲和乙二胺的比例为3.8g：2.8g：100ml。

9、进一步地，步骤(1)中，水热反应时间为24h以上。

10、进一步地，步骤(2)中，含有氢氧化钠和氯化钌的水溶液中，氢氧化钠的浓度为8～10mol/l。

11、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：

12、本专利技术以cds-ru光催化剂用于光催化重整生物质制氢，cds-ru中ru基助催化剂的引入可以带来两方面优势：一是促进光生电子与空穴的快速分离与传输，抑制cds的光腐蚀，提高材料的稳定性；二是ru基助催化剂捕获空穴，催化形成更多的羟基自由基，促进纤维素氧化，克服了纤维素转化率低的问题，进而达到有效提升光催化重整纤维素产氢活性的目的。本专利技术的cds-ru光催化剂在光催化重整生物质制氢中，制氢速率最高可达制氢速率最高可达820μmol h-1g-1。

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【技术保护点】

1. CdS-Ru光催化剂在光催化重整生物质制氢中的应用。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的生物质为纤维素，所述的CdS-Ru光催化剂为表面负载钌的CdS纳米线。

3. 根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的CdS-Ru光催化剂中，钌的负载量为0.06~0.31wt%。

4. 根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的CdS-Ru光催化剂中，钌的负载量为0.15 wt %。

5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的CdS-Ru光催化剂通过以下步骤制备：

6. 根据权利要求5所述的应用，其特征在于，步骤（1）中，混合溶液中，四水硝酸镉、硫脲和乙二胺的比例为3.8 g：2.8 g：100 mL。

7. 根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤（1）中，水热反应时间为24 h以上。

8. 根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤（2）中，含有氢氧化钠和氯化钌的水溶液中，氢氧化钠的浓度为8~10 mol/L。

【技术特征摘要】

1. cds-ru光催化剂在光催化重整生物质制氢中的应用。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的生物质为纤维素，所述的cds-ru光催化剂为表面负载钌的cds纳米线。

3. 根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的cds-ru光催化剂中，钌的负载量为0.06~0.31wt%。

4. 根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的cds-ru光催化剂中，钌的负载量为0.15 wt %。

5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘贵高，汤青山，姜炜，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：

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