[发明专利]一种光热化学循环分解水制备氢气的方法

摘要

本发明涉及光解水制氢，旨在提供一种光热化学循环分解水制备氢气的方法。该种光热化学循环分解水制备氢气的方法包括步骤：取硝酸锌、去离子水、冰醋酸、无水乙醇制得溶液A，取钛酸丁酯、无水乙醇制得溶液B，将溶液A倒入溶液B搅拌至凝胶，将胶体烘干研磨成细粉后，再加热焙烧制得二元复合金属氧化物，二元复合金属氧化物用光源照射反应后，加热并通入水蒸气进行反应产生H₂。本发明将光化学与热化学联合起来，利用钛锌二元复合金属氧化物在常温常压下经光照分解成低价金属氧化物以及氧气的特点，极大的降低了热化学循环第一步所需的温度，改善了循环条件。

主权项

一种光热化学循环分解水制备氢气的方法，其特征在于，具体包括下述步骤：(1)确定通式Ti_xZn_1‑xO_1+x中x的值，且x的取值范围为0.1～0.9，然后根据通式Ti_xZn_1‑xO_1+x中锌(Zn)和钛(Ti)的摩尔比，称取硝酸锌Zn(NO₃)₂·6H₂O和钛酸丁酯Ti(OBu)₄；再量取去离子水，将称取的硝酸锌加入去离子水中溶解，并加入适量冰醋酸HAc抑制水解；然后再量取无水乙醇EtOH加入，即制得溶液A；其中，去离子水与钛酸丁酯的体积比为3：10，即H₂O：Ti(OBu)₄为3：10；无水乙醇EtOH与钛酸丁酯的体积比为3：1，即EtOH：Ti(OBu)₄为3：1；(2)将步骤(1)中称取的钛酸丁酯加入无水乙醇EtOH中，制得溶液B；其中，钛酸丁酯与无水乙醇的体积比为1：3，即Ti(OBu)₄：EtOH为1：3；(3)将步骤(1)中得到的溶液A倒入正在搅拌的步骤(2)中得到的溶液B中，在室温下持续搅拌至凝胶；(4)将步骤(3)中所得胶体置于110℃下烘干12小时后，研磨成细粉，然后以2℃/min的升温速率将细粉加热到500℃，再在空气气氛下焙烧1小时，制得二元复合金属氧化物；(5)在常温常压下，将步骤(4)中制得的二元复合金属氧化物置于密闭腔体内，并使用光源照射反应1～2h；该步骤发生的化学反应如下：1/yTi_xZn_1‑xO_1+x→1/y Ti_xZn_1‑xO_1+x‑y+1/2O₂；(6)将装有步骤(5)中光照过后的二元复合金属氧化物加热至500℃，并在保持500℃的温度下通入水蒸气，进行反应；该步骤发生的化学反应如下：1/y Ti_xZn_1‑xO_1+x‑y+H₂O→1/yTi_xZn_1‑xO_1+x+H₂。