Способ получения гетерогенного фотокатализатора для разложения сероводорода, растворенного в воде
Патент 1334440
Авторы
Классы МПК
Способ получения гетерогенного фотокатализатора для разложения сероводорода, растворенного в воде
Реферат
Изобретение касается каталитической химии, в частности получения фотокатализатора (ФКТ) для разложения H2S, растворенного в воде. Для получения ФКТ с увеличенным значением предельного квантового КПД использования солнечного света проводят предварительную дополнительную обработку ионообменного полимера солью меди или серебра с последующим восстановлением боргидридом натрия и окислением на воздухе кипячением в воде или 0,01 М раствора NaCl. Далее полимер пропитывают солью кадмия и затем сульфидом натрия. Образуется ФКТ, содержащий CdS, легированный медью или серебром, имеющий более широкую спектральную чувствительность, чем чистый CdS, и более высокую каталитическую активность. При активации ФКТ солями металлов платиновой группы активность его еще больше возрастает. 1 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к способам получения фотокатализаторов для разложения сероводорода. Целью изобретения является получение гетерогенного фотокатализатора с увеличенным значением предельного квантового КПД использования солнечного света за счет использования новых легирующих добавок и расширения диапазона спектральной чувствительности. П р и м е р 1. В качестве полимерного носителя используют сульфированный фторопласт МФ-4СК общей формулы [(CF2-CF2) где Х 10; У 1000, Z 1-3. 2 см2 пленки фторопласта толщиной 0,3 мм инкубируют в 10 мл концентрированной соляной кислоты в течение 24 ч. Затем промывают водой, высушивают и помещают на 10-45 с в 0,1 М раствор хлорида меди. Образец промывают, высушивают и помещают на 15 мин в 3%-ный раствор NaBH4. Происходит бурное с выделением Н2 восстановление сорбированной на пленке меди до нуль-валентного состояния. Пленка приобретает медный металлический с красноватым оттенком блеск, свидетельствующий об образовании дисперсной Cuо. Далее образец подвергают окислению до возвращения прозрачности путем кипячения в воде или 0,01 М растворе NaCl. Обработанный таким образом носитель инкубируют в водном растворе хлорида кадмия, промывают и высушивают; затем носитель помещают в водный раствор сульфида натрия. Пленка приобретает оранжевый цвет со спектром поглощения, характерным для легированного медью сульфида кадмия. Состав катализатора, мг/см2 пленки: СdS 2,3 (далее для всех примеров содержание CdS постоянно), Cu 0,5. Пленку вносят в 15 мл 0,01 М раствора сульфида натрия, рН 12, и освещают видимым светом. При этом происходит разложение сероводорода на водород и серу во всей полосе поглощения, в том числе и для света lambda>> 517 нм. Граничная длина волны o для такого фотокатализатора составляет 650 нм, что соответствует 30%. Квантовый выход для света с длиной волны 405 нм составляет 0,3%, что всего в три раза меньше активности фотокатализаторов, активированных платиной, и совпадает с активностью активированных палладием и родием. П р и м е р 2. Аналогичен примеру 1, но вместо хлорида меди используют нитрат серебра. Состав катализатора, мг/см2: СdS 2,3 0,5, Ag 0,5. Квантовый выход для света с длиной волны 405 нм составляет 0,15%, 800 нм, 40%. П р и м е р 3. Образец, приготовленный по примеру 1, подвергают активации платинохлористоводородной кислотой, состав катализатора, мг/см2: Cu 0,5, Pt 0,6. Квантовый выход ( 405 нм) 1,5-1,8%, 650 нм, 1 30%. П р и м е р 4. Аналогичен примеру 3, но вместо платины используют хлористый палладий, состав катализатора, мг/см2: Cu 2,0, Pd 0,08.Квантовый выход 0,9%; 650 нм, 30%. П р и м е р 5. Аналогичен примеру 3, но вместо платины используют хлористый родий. Состав катализатора, мг/см2: Cu 0,1, Rh 0,3. Квантовый выход 0,5%; 650 нм, 30%. П р и м е р 6. Образец, приготовленный по примеру 2, подвергают активации платинохлористоводородной кислотой. Состав катализатора, мг/см2: Ag 0,08; Pt 0,01. Квантовый выход 1,1%, 800 нм, 40%. П р и м е р 7 (для сравнения). Аналогичен примеру 1, но отсутствуют стадии восстановления в NaBH4 и окисления. Состав катализатора, мг/см2: Cu 0,5. Не наблюдается спектральных изменений по сравнению с чистым CdS и увеличения каталитической активности. П р и м е р 8 (для сравнения). Аналогичен примеру 7, но вместо хлорида меди используют нитрат серебра. Состав катализатора, мг/см2: Ag 0,01. Как видно из приведенных примеров, CdS, легированный медью или серебром, приготовленный описанным образом, имеет более широкую спектральную чувствительность, чем чистый сульфид кадмия в прототипе, и более высокую каталитическую активность. При активации такого фотокатализатора металлами платиновой группы его активность превышает активность аналогично активированного чистого сульфида кадмия.
Формула изобретения
1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГЕТЕРОГЕННОГО ФОТОКАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ РАЗЛОЖЕНИЯ СЕРОВОДОРОДА, РАСТВОРЕННОГО В ВОДЕ, путем пропитки ионообменного полимера солью кадмия с последующей обработкой сульфидом натрия, отличающийся тем, что, с целью получения фотокатализатора с увеличенным значением предельного квантового КПД использования солнечного света, перед пропиткой полимер обрабатывают солью меди или серебра, восстанавливают борогидридом натрия и окисляют на воздухе. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после обработки сульфидом натрия проводят активацию солями платиновых металлов.