Способ приготовления гетерогенных фотокатализаторов для выделения водорода из водных растворов сероводорода
Патент 1233327
Авторы
Классы МПК
Способ приготовления гетерогенных фотокатализаторов для выделения водорода из водных растворов сероводорода
Реферат
(19)SU(11)1233327(13)A1(51) МПК 5 B01J37/30, B01J27/04(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯк авторскому свидетельствуСтатус: по данным на 17.01.2013 - прекратил действиеПошлина:
(54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ГЕТЕРОГЕННЫХ ФОТОКАТАЛИЗАТОРОВ ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ВОДОРОДА ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ СЕРОВОДОРОДА
Изобретение относится к способам приготовления фотокатализаторов для фотохимического разложения сероводорода. Цель изобретения - получение катализатора с повышенной активностью и стабильностью за счет нанесения сульфидов металлов на ионообменные полимерные носители, а также за счет активации металлами платиновой группы. П р и м е р 1. В качестве полимерного носителя используют сульфированный фторопласт МФ-4СК общей формулы (CF2-CF) где х10; у1000; z1-3. 0,5 г пленки фторопласта толщиной 0,5 мм и размером 2 см2инкубируют в 30 мл 110-1 М раствора хлорида кадмия в течение 24 ч, затем промывают водой, высушивают и помещают в 110-1 М раствор Na2S. При этом пленка полимера приобретает желто-лимонный цвет, свидетельствующий об образовании сульфида кадмия. Пленку промывают дистиллированной водой и высушивают. Активность фотокатализатора испытывают в реакции фотохимического разложения сероводорода H2S H2+S Для этого пленку с нанесенным сульфидом кадмия вносят в 15 мл 110-2 М раствора сульфида натрия при рН 10 и освещают видимым светом. При этом происходит выделение водорода по указанной реакции с селективностью 100% . Квантовый выход для света длиной волны 436 нм составляет 310-3%. Стабильность (т.е. время сохранения первоначальной активности) 40 ч. П р и м е р 2. Пленку фотокатализатора, приготовленную по примеру 1, промывают водой и выдерживают в 110-4 М раствора PdCl2 в течение 1 ч. Затем ее активируют путем восстановления в течение 4 ч 12-кремнийвольфрамовой кислотой в водно-спиртовом растворе или в течение 30 мин солями хрома (II) в 110-1 М водном растворе. При этом желто-лимонная пленка приобретает темный оттенок, свидетельствующий об образовании фазы мелкодисперсного палладия. Полученный фотокатализатор вносят в 110-2 М водный раствор Na2S при рН 10-12 и освещают видимым светом. При этом происходит выделение водорода. Квантовым выход для света длиной волны 365-436 нм 0,5%, стабильность 60 ч. П р и м е р 3. Фотокатализатор готовят по примеру 2, но для активации вместо PdCl2 используют К2PtCl6. Испытание активности проводят аналогично примеру 2. Квантовый выход при облучении светом длиной волны 436 нм 0,9%. Стабильность 100 ч. П р и м е р 4. Фотокатализатор готовят аналогично примеру 2, но вместо PdCl2 используют RhCl3. При облучении светом длиной волны 436 нм выделяется водород с квантовым выходом 0,3%. Стабильность 40 ч. П р и м е р 5. Фотокатализатор готовят аналогично примеру 1, но вместо хлорида кадмия используют ацетат цинка. При выдерживании в растворе сульфида натрия пленка приобретает белый цвет, свидетельствующий об образовании сульфида цинка. При облучении катализатора в растворе сульфида натрия светом лампы ДРШ%1000 через фильтр УФС-5 происходит выделение водорода с квантовым выходом 0,10%. Стабильность 30 ч. П р и м е р 6. Фотокатализатор готовят аналогично примеру 1, но используют смесь хлорида кадмия с хлоридом цинка в мольном соотношении 10:1. При облучении светом длиной волны 436 нм выделяется водород с квантовым выходом 310-2%. Стабильность 40 ч. П р и м е р 7. Фотокатализатор готовят по примеру 1, но вместо хлорида кадмия используют тетрахлорид олова, а вместо раствора сульфида натрия раствор сероводорода. При этом пленка полимера окрашивается в желтый цвет, свидетельствующий об образовании сульфида олова (IV). При облучении катализатора в растворе сульфида натрия светом лампы ДРШ-1000 через фильтр СЭС-5 происходит выделение водорода с квантовым выходом 110-4%. Стабильность 20 ч. П р и м е р 8. Фотокатализатор готовят по примеру 1, но вместо пленки МФ-4СУ используют гранулированную анионообменную смолу АН-221. При облучении светом длиной волны 517 нм выделяется водород с квантовым выходом 310-3%. Стабильность 40 ч. П р и м е р 9 (для сравнения). Фотокатализатор готовят известным способом. 10-4 моль хлорида кадмия растворяют в 80 мл коллоидного раствора поливинилового спирта (мол.м. 2000) с концентрацией 10 г/л. Раствор стехиометрических количеств Na2S или (NH)2S в 20 мл воды небольшими порциями приливают к первому раствору. Появление интенсивной желто-лимонной окраски свидетельствует об образовании коллоидного сульфида кадмия. В полученный коллоидный раствор добавляют сульфид натрия или сероводород до концентрации 10-4-10-2 М и облучают светом длиной волны 517 нм. При этом происходит выделение водорода с квантовым выходом 0,1%. Через 2-3 ч работы коллоидный фотокатализатор вместе с накапливающейся серой полностью выпадает в осадок и фотокаталитическая активность системы пропадает. Отделить фотокатализатор от серы для повторного использования не представляется возможным. Как видно из приведенных примеров катализатор, приготовленный предлагаемым способом, имеет большую активность и стабильность по сравнению с известным коллоидным катализатором.
Формула изобретения
1. СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ГЕТЕРОГЕННЫХ ФОТОКАТАЛИЗАТОРОВ ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ВОДОРОДА ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ СЕРОВОДОРОДА на основе сульфидов кадмия, цинка или олова или их смеси, отличающийся тем, что, с целью получения катализатора с повышенной стабильностью, сульфиды металлов закрепляют на ионообменных пленочных или гранулированных носителях. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью получения фотокатализатора с повышенной активностью, его активизируют путем нанесения металлов платиновой группы.