[发明专利]铜掺杂超薄TiO2

说明书

本发明涉及铜掺杂超薄TiO₂纳米片负载钴肟配合物光催化水分解制氢的应用。将催化剂超声分散于甘油水溶液中，将反应体系抽真空后，用氮气吹扫去除氧气，太阳光下进行催化反应；所述催化剂为铜掺杂超薄TiO₂纳米片负载钴肟配合物。本发明将含有羧基的钴肟配合物与铜掺杂的超薄型TiO₂纳米片复合，制备得到了一种具有良好光催化活性的复合物Cu‑TiO₂‑Co。该复合物可以实现在太阳光下高效催化水分解制氢。

技术领域

本发明属于催化制氢领域，尤其涉及一种铜掺杂超薄TiO₂纳米片负载钴肟配合物在催化水分解制氢中的应用。

背景技术

在新能源领域中，氢能已普遍被认为是一种最理想的新世纪无污染的绿色能源。氢是自然界中最丰富的元素，它广泛地存在于水、矿物燃料和各类碳水化合物中。然而，传统的制氢方法，需要消耗巨大的常规能源，使氢能身价太高，大大限制了氢能的推广应用。于是科学家们很快想到利用取之不尽、廉价的太阳能作为氢能形成过程中的一次能源，使氢能开发展现出更加广阔的前景。金属钴肟配合物最初是作为维生素B₁₂的模拟物而得到人们关注的，在光催化领域具有较高的催化活性。

发明内容

本发明的目的是利用含有羧基的钴肟配合物，固载于铜掺杂的超薄TiO₂纳米片，得到一种铜掺杂超薄TiO₂纳米片负载钴肟配合物。该材料在催化水分解制氢中具有较好的应用前景。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：铜掺杂超薄TiO₂纳米片负载钴肟配合物光催化水分解制氢的应用，方法如下：将催化剂超声分散于甘油水溶液中，将反应体系抽真空后，用氮气吹扫去除氧气，太阳光下进行催化反应；所述催化剂为铜掺杂超薄TiO₂纳米片负载钴肟配合物。

优选的，上述的应用，所述铜掺杂超薄TiO₂纳米片负载钴肟配合物的制备方法，包括如下步骤：将适量含有羧基的钴肟配合物溶于无水乙醇中，加入适量铜掺杂超薄TiO₂纳米片，超声分散后，常温搅拌24-25h，过滤，滤饼经无水乙醇洗涤，真空干燥，得目标产物。

优选的，上述的应用，按物质的量之比，钴肟配合物:Cu:TiO₂＝3:3:94。

优选的，上述的应用，所述含有羧基的钴肟配合物为Co(dmgH)₂(4-COOH-py)Cl，制备方法包括如下步骤：将CoCl₂·6H₂O，丁二酮肟和氢氧化钠溶解于95％乙醇中加热至70℃，加入异烟酸，将所得溶液冷却至室温，将空气流通入溶液30min，有沉淀析出，过滤，固体用水和乙醇洗涤，干燥得产物。

优选的，上述的应用，所述铜掺杂超薄TiO₂纳米片的制备方法，包括如下步骤：将钛酸四丁酯、氢氟酸和Cu(NO₃)₂·3H₂O加入无水乙醇中，室温搅拌30分钟后，转移至水热釜中，180℃加热2-3h，离心，固体物用蒸馏水洗涤，60℃真空干燥，得铜掺杂超薄TiO₂纳米片。

优选的，上述的应用，所述甘油水溶液的体积百分比为5-10％。

本发明的有益效果是：本发明将含有羧基的钴肟配合物与铜掺杂的超薄型TiO₂纳米片复合，制备得到了一种具有良好光催化活性的复合物Cu-TiO₂-Co。该复合物可以实现在太阳光下高效催化水分解制氢。

附图说明

图1是钴肟配合物Co(dmgH)₂(4-COOH-py)Cl的结构示意图。

图2是复合物Cu-TiO₂-Co的结构示意图。