一种用于制备燃料电池用氢的半导体催化剂及制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108970627A(43)申请公布日2018.12.11(21)申请号201810802943.4(22)申请日2018.07.20(71)申请人成都新柯力化工科技有限公司地址610091四川省成都市青羊区蛟龙工业港东海路4座(72)发明人陈庆廖健淞(51)Int.Cl.B01J27/138(2006.01)B01J27/12(2006.01)B01J27/122(2006.01)B01J27/132(2006.01)C01B3/04(2006.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称一种用于制备燃料电池用氢的半导体催化剂及制备方法(57)摘要本发明属于燃料电池的技术领域，提供了一种用于制备燃料电池用氢的半导体催化剂及制备方法。该方法通过四氟化碳在氩的等离子体中对化合物A进行表面氟掺杂处理，然后与化合物B在高温下烧结复合，制得氟掺杂的复合半导体催化剂。与传统方法相比，本发明的制备的半导体催化剂，通过禁带宽度窄的化合物B吸光产生大量光生电子，与化合物A导带的空穴复合，提高了光生电子的寿命，进而提高了催化剂的催化活性，同时氟元素的掺杂向化合物A中引入大量氧空位，增加了析氢反应的活性位点，提高了可见光吸收率，并对催化反应具有促进作用，在光催化制氢领域具有广阔应用前景。CN108970627ACN108970627A权利要求书1/1页1.一种用于制备燃料电池用氢的半导体催化剂的制备方法，其特征在于，通过四氟化碳在氩的等离子体中对化合物A进行表面氟掺杂处理，然后与化合物B在高温下烧结复合，制得氟掺杂的复合半导体催化剂，制备的具体步骤如下：（1）将化合物A微细化置于氩的等离子体中，通入少量四氟化碳气体进行反应，通过四氟化碳对化合物A进行表面掺杂处理，F原子代替氧位，产生氧空位，使化合物A具有更多的活性位点；（2）将掺杂处理的化合物A取出，洗涤、干燥，然后与化合物B混合均匀，加入马弗炉中进行高温烧结，化合物A与化合物B复合，制得氟掺杂的复合半导体。2.根据权利要求1所述一种用于制备燃料电池用氢的半导体催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述化合物A为BaTiO3、Nb2O5、WO3、Ta2O5中的其中一种。3.根据权利要求1所述一种用于制备燃料电池用氢的半导体催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述反应时间为110~130min。4.根据权利要求1所述一种用于制备燃料电池用氢的半导体催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述各原料的重量份为，掺杂处理的化合物A45~60重量份、化合物B40~55重量份。5.根据权利要求1所述一种用于制备燃料电池用氢的半导体催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述化合物B为Ce2O3、Ce2S3、CuInS2、Cu2O、CdS、Cu2S、CuInS6、ZrS2、SnS2、In2S3、TlAsS2中的其中一种。6.根据权利要求1所述一种用于制备燃料电池用氢的半导体催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述洗涤采用乙醇，次数为2~4次。7.根据权利要求1所述一种用于制备燃料电池用氢的半导体催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述干燥的温度为120~140℃，时间为2~3h。8.根据权利要求1所述一种用于制备燃料电池用氢的半导体催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述高温烧结的温度为500~900℃，时间为4~6h。9.权利要求1~8任一项所述制备方法制备得到的半导体催化剂。2CN108970627A说明书1/4页一种用于制备燃料电池用氢的半导体催化剂及制备方法技术领域[0001]本发明属于燃料电池的技术领域，提供了一种用于制备燃料电池用氢的半导体催化剂及制备方法。背景技术[0002]随着传统石油和化石能源的消耗，能源短缺和环境污染问题日益突出，因此发展新的清洁可再生绿色替代能源成为人们研究的热点。氢气，被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，燃烧产物为水，热值高，无污染，且地球表70%都是水源，因此，电能或者太阳能转化为氢能是未来人类活动理想的能量转化途径，成为可持续发展的重要内容。[0003]光解水制氢技术始自1972年，由日本东京大学FujishimaA和HondaK两位教授首次报告发现TiO2单晶电极光催化分解水从而产生氢气这一现象，从而揭示了利用太阳能直接分解水制氢的可能性，开辟了利用太阳能光解水制氢的研究道路。随着电极电解水向半导体光催化分解水制氢的多相光催化的演变和TiO2以外的光催化剂的相继发现，兴起了以光催化方法分解水制氢（简称光解水）的研究，并在光催化剂的合成、改性等方面取得较大进展。[0004]光催化分解水制氢由于其环保无污染，能耗低的优势，有望成为下一代氢能来源。但其对于可见光利用率低