[发明专利]一种TPP/TiO2

说明书

本发明提出了一种TPP/TiO₂/CuO(TPP:四苯酚基卟啉)可见光催化剂的制备方法，所述的复合物是在光敏化剂TPP和主催化剂TiO₂形成的核‑壳结构上负载助催化剂CuO所得。本发明中TPP的最高占有轨道（HOMO）和最低空轨道（LUMO）的能带位置和TiO₂能级结构匹配，利于光生载流子的迅速转移，提高了催化剂的稳定性，同时使得催化剂对可见光具有响应。另外在TPP/TiO₂结构表面负载CuO助催化剂加速了光生电子的转移，同时提供了光催化反应的活性位。该复合催化剂中光生电子的传输路径为：TPP→TiO₂→CuO，光生电子的连续传递路径利于光生电子和空穴的分离和转移，有效的提高了光生电子的利用率。该复合催化剂适用于光催化分解水制备氢气、污染物的降解等领域。

技术领域

本发明涉及光催化水分解制氢技术领域，具体为一种TPP/TiO₂/CuO可见光催化剂的制备和应用方法。

背景技术

半导体可见光催化分解水制备氢气是解决能源短缺和环境污染两大难题的最具前景的办法，TiO₂具有高稳定性，耐光腐蚀、无毒的特点，并且在处理过程中不产生二次污染，因此是一种良好的半导体光催化剂，然而TiO₂禁带宽度较大（3.2eV），仅对占太阳光组成4%的紫外光具有响应，限制了TiO₂的实际应用，如何扩展TiO₂的吸光范围，制备高活性的可见光响应的改性TiO₂材料成为研究的难点。

发明内容

本发明提出一种TPP/TiO₂/CuO三元复合物，所述的复合物是由在卟啉/TiO₂核-壳结构的表面负载CuO助催化剂。所述的复合物中TPP的质量百分比的范围是0～20wt%，CuO的质量百分比的范围是0～15wt%。

本发明还提供一种CdS/GO/NiS三元复合物的制备方法：包括以下步骤：

（1）、TPP/TiO₂的制备:将一定量的钛酸丁酯分散到30mL干燥的正丁醇中搅拌30min，将一定量的TPP分散到50mL水中，并放入冰水浴中，将钛酸丁酯溶液以0.5mL/min的速度通过蠕动泵加入到TPP的水溶液中，液体转移完后，继续剧烈搅拌1h，将上述混合物冷冻干燥，然后在300℃灼烧2h，得到TPP/TiO₂核壳结构；

（2）、TPP/TiO₂/CuO的制备：将一定量的TPP卟啉/TiO₂分散到蒸馏水中，加入一定量的0.1mol∙L^-1的Cu(NO₃)₂∙3H₂O溶液，将上述溶液搅拌4h，蒸发干燥，蒸馏水多次洗涤，去除表面未结合的Cu²⁺，然后以10℃/min⁻¹程序升温到300℃后加热1h；

上述制备方法中，为使得形成均匀的TiO₂壳结构，反应温度应控制在0^oC。

上述制备方法中，为使得形成均匀的TiO₂壳结构，钛酸丁酯溶液的滴加速度应控制尽量慢些，滴加速度为0.5mL/min。

上述制备方法中，为使得TPP/TiO₂粒子尺寸小和形成均匀的核-壳结构，干燥时应采取冷冻干燥，即升化操作。

上述制备方法中，TPP/TiO₂和硝酸铜溶液充分搅拌，蒸发干燥后，为去除未，通过化学键合或物理吸附作用结合的Cu²⁺，需用蒸馏水多次洗涤。

上述制备方法中，TPP的质量百分比的范围是0～20wt%，CuO的质量百分比的范围是0～15wt%。。