[发明专利]一种上转光纳米光催化剂及其在可见光水解制氢中的应用

摘要

本发明公开了一种上转光Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂/Pt-KNbO₃纳米光催化剂及其在可见光水解制氢中的应用。称取质量比0.1：1-1：1的Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂和KNbO₃纳米粉末1.5g与15-20mL，1g/mL的氯铂酸溶液混合，加入20-40mL的蒸馏水，在室温下经超声分散30min，加热煮沸30min，然后干燥36.0h，将所得的固体混合物研磨，随后在300-700℃下煅烧2.0h得到Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂/Pt-KNbO₃纳米粉末；本发明制备的Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂/Pt-KNbO₃光催化剂性质稳定，耐高温，耐酸碱腐蚀，与传统的Pt-KNbO₃相比，此催化剂在可见光的照射下水解制氢的效率有了大幅度的提高。为大规模太阳能光催化水解制氢提供了一种新的途径。

主权项

一种上转光Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂/Pt‑KNbO₃纳米光催化剂，其特征在于采用如下制备方法：称取质量比0.1：1‑1：1的Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂和KNbO₃纳米粉末1.5g与15‑20 mL，1g/mL的氯铂酸溶液混合，加入20 ‑ 40 mL的蒸馏水，在室温下经超声分散30 min，加热煮沸30 min，然后干燥36.0 h，将所得的固体混合物研磨，随后在300‑700 ℃下煅烧2.0 h得到Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂/Pt‑KNbO₃纳米粉末；所述的Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂上转换紫外发光材料的制备，所述的Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂纳米粉末的制备方法为：将0.01‑ 0.02 g的Er₂O₃和2.2 ‑ 2.3g的 Y₂O₃纳米粉末溶解在质量分数为65 %的浓硝酸中并磁力加热搅拌直至无色透明，得到稀土离子溶液；然后称取12 ‑ 13g 的Al(NO₃)₃·9H₂O完全溶解在蒸馏水中，在室温下用玻璃棒搅拌并慢慢加入到上述稀土离子溶液中；随后按照物质的量的比，柠檬酸：稀土离子 = 3：1称取柠檬酸，将其完全溶解在蒸馏水中并缓慢加入到上述稀土离子溶液中，其中柠檬酸作为螯合剂和助溶剂；最后将上述稀土离子溶液在50 ‑ 60 °C加热搅拌，当溶液呈粘稠状时停止加热；将粘稠状溶液放入烘箱恒温80 °C加热36.0 h，在干燥过程中直到蒸干溶剂没有沉淀物生成，最终得到泡沫溶胶；得到的溶胶在500 ℃加热50 min，然后在1100 °C煅烧2.0 h；将煅烧的物质在空气中冷却至室温得到Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂纳米粉末；所述的KNbO₃纳米粉末的制备，所述的KNbO₃纳米粉末的制备方法为：将3 ‑ 5 g固体Nb₂O₅与35 ‑ 40 g固体KOH混合，将所得的混合物加入到蒸馏水中，充分搅拌30 min，然后将所得的悬浊液加入到50 mL的聚四氟乙烯反应釜中，在160 ‑ 180 ºC下恒温12.0 h，得到的产物用去离子水和乙醇洗涤3次，然后在80 ‑ 100 °C烘干12.0 h得到KNbO₃纳米粉末。