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    兩步法制備Cu2O/TaON復合光催化材料制造技術

    技術編號:10347114 閱讀:167 留言:0更新日期:2014-08-22 11:59
    兩步法制備Cu2O/TaON復合光催化材料,本發明專利技術涉及一種復合光催化材料的制備方法,它為了解決現有復合光催化材料的合成周期長,分解水制氧性能低的問題。一、研磨后的Ta2O5放入管式爐中在氨氣氣氛下高溫燒結,制備TaON固體;二、研磨TaON固體和氯化銅固體,研磨過程中加入氫氧化鈉溶液,得到混合粉末;三、向混合粉末中加入葡萄糖和去離子水,水浴加熱反應;四、離心反應液,固相產物經洗滌、干燥完成復合光催化材料的制備。該合成工藝周期短,得到的復合光催化粉體顆粒無團聚、產量大,在可見光下表現出良好的分解水制氧性能。

    【技術實現步驟摘要】
    兩步法制備Cu20/Ta0N復合光催化材料
    本專利技術屬于功能材料中復合光催化材料領域,具體涉及Cu20/Ta0N復合光催化劑的制備方法。
    技術介紹
    隨著有限的化石燃料與人類劇增的能源需求之間的矛盾加劇以及環境問題的日益突出,使得開發清潔、高效的新能源已經刻不容緩。H2燃燒值高,無臭無毒,燃燒產物無污染,是可再生能源。H2可直接作為燃料電池的燃料,為電動車提供動力,解決當前的尾氣污染問題,也可將氫能直接轉化為電能,為用電器供電,是擁有廣闊前景的新能源。而利用太陽能光催化分解水制氫,將能量密度低、分散性強的太陽能轉化為氫能,再通過燃料電池將生成的H2和O2進行電化學反應,產生電能,其產物水又可作為太陽能制氫的原料,且對環境不會產生任何污染,可形成良性循環的能源體系。因此,利用太陽能光催化分解水制氫被稱為被稱作“21世紀夢的技術”,受到了廣泛深刻的研究。經過30多年的研究,到目前為止開發出了多個可見光響應的光催化制氫體系。氧化亞銅材料具有禁帶寬度小、在可見光區吸收系數高、無毒、價廉、穩定、易于復合等優點而受到科學家們的廣泛重視。鉭基類材料因為其吸收邊大,性能穩定等優點也是近年來科學家的研究熱點。半導體復合是一種提高電荷分離效率、穩定光催化劑并擴展可見光譜響應范圍的有效手段。當不同的半導體緊密接觸時,會形成“結”,在結的兩側由于其能帶等性質的不同會形成空間電勢差。這種空間電勢差的存在有利于電子-空穴的分離,可提高光催化的效率。研究人員發現銅鉭基具有很好的穩定性和光學特性,但并未有其用于光催化方面的報道,且現有報道的制備方法還存在工藝復雜、合成周期長,無法大規模合成的問題。
    技術實現思路
    本專利技術目的是為了解決現有復合光催化材料的合成周期長,分解水制氧性能低的問題,而提供兩步法制備Cu20/Ta0N復合光催化材料。本專利技術兩步法制備Cu20/Ta0N復合光催化材料按下列步驟實現:—、將Ta2O5置于研缽中研磨,然后放入管式爐中在氨氣氣氛下高溫燒結,得到TaON固體;二、將步驟一得到的TaON固體和氯化銅固體置于研缽中研磨,研磨過程中加入lmol/L的氫氧化鈉溶液,研磨20?30min得到混合粉末;三、將步驟二得到的混合粉末轉移至反應容器中,加入葡萄糖和去離子水,密封反應容器后放入80?100°C的水浴鍋中磁力攪拌20?40min,得到反應液;四、將反應液離心處理,離心后的固相產物經洗滌、干燥得到Cu20/Ta0N復合光催化材料。本專利技術采用兩步法合成了復合光催化材料Cu20/Ta0N,合成工藝周期短,能耗低,可大量制備。得到的復合光催化粉體顆粒無團聚、填充性好、產量大,產物純度可達到100%,同時通過該方法制備得到的Cu20/Ta0N復合光催化材料具有良好的可見光響應,在約530nm處具有較強的吸收,同時該催化劑在可見光下表現出較高的分解水制氧性能,在λ MOOnm的光照射下,產氧量達到了 2mmol.IT1.g_\并且在循環了 12小時后催化劑的活性也沒有明顯的降低,顯示了良好的循環性能。【附圖說明】圖1為實施例一得到的Cu20/Ta0N復合光催化材料的XRD圖譜,其中Λ代表TaON,?代表 Cu2O, I—PDF#65-3288, 2—Cu20/Ta0N 復合光催化材料的 XRD 圖譜,3 — TaON 的 XRD圖譜,4一PDF#20-1235 ;圖2為實施例一得到的Cu20/Ta0N復合光催化材料的SEM圖;圖3為各實施例得到的Cu2CVTaON復合光催化材料的紫外可見漫反射譜圖,其中I代表TaON:Cu2O = 1:0的對比實施例,8代表TaON:Cu2O = 0:1的對比實施例,3代表實施例一的Cu20/Ta0N復合光催化材料,2代表實施例二的Cu20/Ta0N復合光催化材料,4代表實施例三的Cu20/Ta0N復合光催化材料,5代表實施例四的Cu20/Ta0N復合光催化材料,6代表實施例五的Cu20/Ta0N復合光催化材料,7代表實施例六的Cu20/Ta0N復合光催化材料;圖4為不同質量比的Cu2CVTaON復合光催化材料的循環性能測試圖,其中I代表TaONiCu2O = 1:0的對比實施例,8代表TaON = Cu2O = 0:1的對比實施例,3代表實施例一的Cu20/Ta0N復合光催化材料,2代表實施例二的Cu20/Ta0N復合光催化材料,4代表實施例三的Cu20/Ta0N復合光催化材料,5代表實施例四的Cu20/Ta0N復合光催化材料,6代表實施例五的Cu20/Ta0N復合光催化材料,7代表實施例六的Cu20/Ta0N復合光催化材料。【具體實施方式】【具體實施方式】一:本實施方式兩步法制備Cu20/Ta0N復合光催化材料按下列步驟實施:一、將Ta2O5置于研缽中研磨,然后放入管式爐中在氨氣氣氛下高溫燒結,得到TaON固體;二、將步驟一得到的TaON固體和氯化銅固體置于研缽中研磨,研磨過程中加入lmol/L的氫氧化鈉溶液,研磨20~30min得到混合粉末;三、將步驟二得到的混合粉末轉移至反應容器中,加入葡萄糖和去離子水,密封反應容器后放入80~100°C的水浴鍋中磁力攪拌20~40min,得到反應液;四、將反應液離心處理,離心后的固相產物經洗滌、干燥得到Cu20/Ta0N復合光催化材料。本實施方式中采用的原料均為市售分析純原料。本實施方式得到Cu20/Ta0N復合光催化材料中各物質的量之比為。本文檔來自技高網
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    【技術保護點】
    兩步法制備Cu2O/TaON復合光催化材料,其特征在于是按下列步驟實現:一、將Ta2O5置于研缽中研磨,然后放入管式爐中在氨氣氣氛下高溫燒結,得到TaON固體;二、將步驟一得到的TaON固體和氯化銅固體置于研缽中研磨,研磨過程中加入1mol/L的氫氧化鈉溶液,研磨20~30min得到混合粉末;三、將步驟二得到的混合粉末轉移至反應容器中,加入葡萄糖和去離子水,密封反應容器后放入80~100℃的水浴鍋中磁力攪拌20~40min,得到反應液;四、將反應液離心處理,離心后的固相產物經洗滌、干燥得到Cu2O/TaON復合光催化材料。

    【技術特征摘要】
    1.兩步法制備Cu20/Ta0N復合光催化材料,其特征在于是按下列步驟實現: 一、將Ta2O5置于研缽中研磨,然后放入管式爐中在氨氣氣氛下高溫燒結,得到TaON固體; 二、將步驟一得到的TaON固體和氯化銅固體置于研缽中研磨,研磨過程中加入lmol/L的氫氧化鈉溶液,研磨20?30min得到混合粉末; 三、將步驟二得到的混合粉末轉移至反應容器中,加入葡萄糖和去離子水,密封反應容器后放入80?100°C的水浴鍋中磁力攪拌20?40min,得到反應液; 四、將反應液離心處理,離心后的固相產物經洗滌、干燥得到Cu2CVTaON復合光催化材料。2.根據權利要求1所述的兩步法制備Cu20/Ta0N...

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:陳剛劉悅周彥松王力郝臨星曾煒黃希
    申請(專利權)人:哈爾濱工業大學
    類型:發明
    國別省市:黑龍江;23

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