Фотокаталитическая композиция для получения водорода

Фотокаталитическая композиция для получения водорода

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к каталитической химии, п частности к фотокаталитической композиции для получения водорода из родно-спнртовьгх сред под действием солнечного света. Цель - повышение эффективности. Композиция имеет следующее соотношение компонентов, мас.%: палладировянный сульфид кадмия с содержанием Pd 1 - 3 мас.% в расчете на сульфид кадмия 0,17-0,68; тетрахлорид титана 0,18- 0,44; амин (диэтиланилнн) 0,07-0,21; этанол 54-75; вода - остальное. Новая композиция обладает большей эффективностью в выделении водорода (квантовый выход до 1,7). 5 табл. S с/ с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECflVSllHH

1626490 А 1 (19) (И) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ ф -.-.. «08 l

1Ы .IF33- J .. 1 g, g

Й«ЪэЛ . ««ОТЕКА

ЮСУААРСТНЕННЫЙ КОМИТЕТ

40 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

4РИ ГКНТ СССР (46) 23.07.92.Бюл. У 27 (21) 4669163/04 (22) 30.03.89 (71) Институт физической химии им.Л.В.Писаржевского (72) А.В.Коржак, Н.Ф.Губа, С.Я.Кучмий, А.И.Крюков и В.Д.Походенко (53) 66.097.3 (088.8) (56) Энергетические ресурсы скнозь призму фотохимии и катализа. М.: Мир, 1986, с.367-371.

Авторское свидетельстно СССР

1«« 1550827, кл. С 01 В 3/00, 1988.

Ф

Изобретение относится к фотокаталитическим композициям, используемым для получения водорода, и моает быть применено в энергетике для получений водорода при воздействии солнечного света.

Цель изобретения - повышение эффективности фотокаталитической системы для выделения водорода под действием солне ного света путем введения нового компонента.

Пример 1. 10 г промышленного сульфида кадмия марки "дпя полупроводников", предварительно растертого в агатовой ступке, помещают в 200 мл водного раствора Na

< 4) 90T0KATA35fTFPff .

ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА (57) Изобретение относится к каталитическсй химии, н частности к фотокаталитической композиции для получения водорода из годно-спиртовых сред под действием солнечного снета.

Цель - понышение эффективности. Композиция имеет следующее соотношение компонентов, мас.У.: палладиронанный сульфид кадмия с содержанием Pd 1

3 мас.Х в расчете на сульфид кадмия

О, 17-0,68; тетрахлорид титана О, 180,44; амин (диэтиланилин) 0,07-0,21; этанол 54-75; нода — остальное. Новая композиция обладает большей эффективностью н выделении нодорода (квантовый выход до 1,7). 5 табл.

° Ф магнитной мешалки. Затем, при перемешивании, в суспензию барботируют soдород в течение 4 ч ° После этого раствор отфильтровывают, осадок про- Ф« мывают водой, затем ацетоном и сушат Ьф на воздухе 20 мин. В результате этих g5 операций Получают бифункциональный «фЬ гетерогенный фотокатализатор - паппа дированный сульфид кадмия, содержа щий 0,5 мас.Е палладия от массы CdS.

П .р и м е р ы 2-5. Вифункциональный гетерогенный фотокатализатор го товят как в примере 1, с той лишь разницей, что 10 r сульфида кадмия, д, предварительно растертого н агатовой ступке, помещают в 200 мл раствора

Na PdCly (содержащего палладий н пределах 1,0-5,0 мас,Ы от осительно массы CdS) . Далее поступ«юч как в

1626490

45 примере 1. В результате полу- ают папладнрованный сульфнд кадмия с различным содержанием палладия относительно массы Со8 " 1,0; 2,0; 3,01

5,0 мас ° X.

Результаты испытаний приготовленных по примерам 1-5 бифункциональных фотокаталнэаторов - палладированного сульфнда кадмия с различным содержанием палладня металлического в предлагаемой фотокаталитической композиции для получения молекулярного водорода.

Пример 6. 0,03 r (0,34 мас.Х) палладированного сульфида кадмия, приготовленного по примеру 1 (содержание палладня относительно CdS

0,5 мас.X), 0,19 г (0,22 мас.Х) че" тыреххлористого титана квалификации

"хч" н 0,012 r (0,14 мас.Х) диэтиланнлнна (ДЭЛ) вносят в сферический стеклянный сосуд диаметром 3 см с магнитной мешалкой н краном. Затем добавляют в сосуд 10 мл смеси этилового спирта с водой (соотношение по объему спирт-вода 2:1), причем содержание спирта от общей массы суспензин 60 мас.Х, остальное — вода.

После этого суспензню дегазнруют с помощью форвакуумного насоса в течение 1 мин н при перемешиваннн облучают светом ртутной лампы высокого давления ДРШ-1000 (400 нм " g (500 нм, комбинация светофильтров NC-11 и СС-5).

Количество образовавшегося водорода определяют методом газовой хроматографии (хроматограф ЛХИ-8lig). Интенсивность падающего на композицию света 2,88 10 моль.квантов/ч, .Квантовый выход образования водорода опре40 деляли в условиях стационарного режима фотореакции, который достигается через 20-30 мин после начала облучения. Квантовый выход образования еоцорода 1,4.

Пример ы 7-10, Испытание фотокаталитнческой композиции проводят как в примере 6, с той лишь разницей, что в примерах 7-10 используют палладированный сульфид кадмия с содержанием палладия 1,0-5,0 мас.X.

Состав приготовленных и испытанных композиций по примерам 6-10 н полученные результаты приведены в табл.!.

Пример 11. 0,01 r (0,11мас.X) паллядированного сульфида кядмнл, приготовленного по примеру 3 (содержание лалладия 2 мас.Ж относительно количества CdS), 0,019 г (0,22 мас.Х)

TiC14 и 0,012 r (0,14 мас,X) ДЭА вносят в сферический сосуд диаметром

3 см с магнитной мешалкой и краном.

Далее поступают как в примере 6.

Квантовый выход образования водорода 1,22.

Пример ы 12-15. Испытание фотокаталитической композиции для получения водорода проводят как в примере 11, с той лишь разницей, что в примерах 12-15 варьируют содержание палладированного сульфида кадмия, приготовленного по примеру 3. Состав

1 приготовленных композиций по примерам

11-15 и результаты их испытаний приведены в табл. 2.

Пример 16. 0,03 r (0,34 мас.X) палладнрованного сульфида кадмия, приготовленного по примеру 3, 0,012 r (0,14 мяс.X) ДЭА и 0,009 r (0,11мас.X)

71С1< вносят в стеклянный сосуд диаметром 3 см. Далее поступают как в примере 6, Полученное значение квантового выхода образования водорода

1,36.

Пример ы 17-20. Испытание фотокатялитической композиции для получения водорода проводят как я примере 16, с той лиыь разницей, что в примерах 17-20 варьируют содержание TiC1 . Состав композиций по примерам 16-20 и результаты их испытаний приведены в табл. 3.

Пример 21 ° 0,03 r (0,34 мас.Х)

CdS(Pd) приготовленного по примеру

3, 0,019 r(0,,21 мас.Х) TiCl u

0,012 г (О, 13 мас. Х) ДЭА вносят в сфериче=кий стеклянный сосуд диаметром 3 см. Затем добавляют 10 мл смеси этилового спирта с водой (соотношение спирт/вода 1:2, причем содержание спирта в суспенэни 28 мас ° Х, остальное — вода). Далее поступают как в примере 6. Полученное значение, квантового выхода молекулярного водорода

1,28.

П р ь м е р ы 22-25. То же, что и в примере 21, только в примерах 2225 варьируют содержание в суспенэии этилового спирта. Состав композиций, приготовленных по примерам 21-25, и результаты нк испытаний приведены в табл.

Пример 26, 0,03 r (0,34 мяс.Х)

CdS(Pd), 0,019 г (0,22 мас.Х) TiC14 и 0,003 г (0,035 мяс,7.) JDA вносят в сферический сосуд дням"тр<м 3 см.

16

J1ttJ;oe t>00ãóï; .;лк г> it>; .(; рс 6 Ио-.

Г<У РI! i!b<> J! Ë i i i!.>С (IГ ПЫТ<ЗН! <Л КОМПОЗIIЦИИ поз>>огlили . ; ; «. „ » ?« " О>! Гсный выход во;! .(й! ., < »2 „

1I,) ?t >((p (i 2 (. >!...с!«>Гганпе композ?!цни тт!>(>г(),,>к((.л(, и;!римере 26, с т(.й J»(m p,?зн?!Це,, что в примерах

27- 0 в;(пг,иру!<>т п! 1(ер)(тлн> . и,этила!.:1.!11!i!Л а (. у(! < » . >!ii . !. СОТ .lн г(i >t In?II!3 f1!i

1;!)П1 отон)(ен(!. „;. пс т..pt!hfep 1 26-(0, реэу;»!.тать и (!(сг t! F..гний и, .>в(<тень> в ,- а r„fт

11 р I h! (o 11. Hc(:.::Г 1!;ие композ!1г>!fff про 30 <>IT кл ()э >(рtfhfpt) t 28, („ 1 Ой лиш;, ра.)нг:;". ; 1т(> к..*. 10: !>Ция Itе o "

« „(;<)а:i! а. "л. " !;ii. - >уй вьг Оп ,-,(}< > <" . >Д ) j>O ii;. - .> (2, Ис!!!.;т(!!>1! . >Оь<(!00>f !..Я< t )(>,« " <(зк it>) !p.;)" 8 т(>I

< ! >)а >!,.i!f< .>! (> To г, !О(.т(г! <т)» i;i!(i!> >i < i <-», . ., i М i! . Т<. T<>ili Е Г> . !ПЛ<>Л

g>ciI!>I!it < . а », (вл I> !) F»мl; 1><ь!КО)! (, брав 0!> нп > ь я,,т 0 6

П р .1 е !< .(.(, Исгпллние ф >гокаТаЛИТИ г(! OKÎ?f KOhfti03(f!I?t?(i!POI3<))><а . TQ JI!1 ) т>!<1<з (3!1)11! >(а б е >Пут

<.1>14 3!аг.Х; р; (гтл!>(>- !итг)О<1>сн!1(1,>л > . пл. Кллгттог >1 г>ь ход обраэоал>1!.т 1)n.= вода 0, 1, р и h< е р 34. Испытание кo:тпсз:—

Ц!!!< )(>0130<(ЯT клк 9 примере 28 с тОЙ

>13,:.." рлэн?тцег!) Что нмес(с дпэтиланил?(:.<л „арvT 0) 14 !(лс.Е диметиллнилинл.

Кна! О";;i< F>!!?:n;t Г)брлзонгнпя водородл

0>,98-1, 10.

П р и м (и 3", >1гп!.!тг(н(тг композиFt>FiF tFp(>!>nлят;ак !1 !ipii тере 2. :, с той

ПИГП- РЛЭНИЦ(и, ГО ПМЕСТО П);ЭТ тл(!и(!в (инл бе>)уэ О. 1 i мл(,% лн!11!и!(а, Кват>т«;, »» >:1OJ< с<о< -> э; «ан!(я всдср()да О, П;> i! !» с р )(>. ) < f Е <>!(<> 1 (pl!. 1(<1) . 2г<, > Тсll

><>!1(!Ь P d 1(1<1> Г > <З <> 1> 1(.Г Т(2 J>IIO 1 ИГIЛ Ни (1>(<к>! Пн,. в гн(целении водорода иэ .t3 .)>д !О"спиртовых сред нод действием

0(?IIII(:>tIfnl- "..>)Е Г-i (Кtf>:i!ITOII é ВЫХОД ис 1) 7,> Ii> срав>пенню с известной ком:(г)э!(цией (квлнтоный выход до 1,2). (э О и и у л а и з о б р е т е н и я

Фотокаталитическля композиция для получения нсдорода из водно-спиртовых сред под действием со>!печного св(та, . <-,.I(1)кашля палнлдпрован!тый сульфид клд:i!F> с coJJep)I(at!It(-м палллдия 1

3 ас.,". в расчете !!л суяьфигт кадмия, 3 t TJ)(IKJFOpIIJI ТИТлtl(I лм!1!1 э ТЛ I?OJI If

C r>PJIV!()it(6 h! C0<) ><()!>!Гffi!if Koht

ПОi!Pl! ТОВ, !!ЛС. Х:

Пллллдированный супl.фид кадмия О, 17-0, ()8

Тетрлхлорид титлнл

Р,ь!ин . -ттл !ол

О, 18-0,44

0,07-0,21

">4 — 75

>тстл.)!ьнОР

О т н и <1 ?? ?? ?? ?? ?? ?? ??????, ??????1 (. ?? ???? ???? ??) ??>э ы(э е !! I f FI 1>(() Р к T >1 F> If o c T f f в (,ач(тстт)е аминл фст(»(;Iòë-титическая (КО!1(!ОЭ?!Ц(!Я СОЛЕ()ж>»Т ЛП. ГИЛЛ>!ИЛИН. !

?67! ч(! 6

?ти!>л б:",J,»T 0 > 14 hfRc» Ур f< Tt(JIBHIIJI?IH(>f °

Квантовый выход образования водорода 0,18.

Пример 37. Испытание компози> ции проводят как в примере 28, с той лнш(разницей, что вместо диэтиланилипг оерут 0,14 мас.Е этиланилина.

Кн.. .свый выход образования водорода 0,31.

Пример 38 (сравнительный), ИспыГ "(е композиции проводят как в пр:-мере 28, с той лишь разницей, что !

>место дизтиллнилинл берут О,!4 мас.X трпфе(н(лш!и. Кв "1>Toный выход водо1 >

1>одл 1, 20, Тл!(. о

Таблипа 1

Влияние содержания палладня металлического в бпфункципнальном гетерогенном фотокаталиэаторе HQ выход молекулярного водорода

Состав композиции, мас. l с.

Содержание палЕнантпяьп» выход обПримеры

Cd$(Pd) Т 1014

С2И;011

ДЭЛ ладил в гет.форазования П токат., мас.7.

1.

0,14

0,14

0,14

0,14

0,14

0,34 0,22 60

0,34 0,22 60

0,34 0,22 60

0,34 0,22 60

0,34 0,22 60

1,4()

1,63

1,70

1.68

1,70

Остальное — вода. лица2

Влияние содержания палладир н; вно пу, нпа кадмия в фотокаталитическов кпмпози;вш на выход водорода

М

Состав композиции, мас.Х

Содержание палКвантогый

Примеры

CdS(Pd) TiClg

С11,ОН

ДЭЛ ладил в фотокатализавыход образования торе, мас.Х

0,11

0,17

0,34

0,68

i,0

" Остальное — вода, Те блица 3

Влияние содержания вводимого и фотокаталитнческую кампоэицню четыреххлорнстого титана на выход водорода

Состав композиции, мас.X

Прн" меры

Квантовый выход об" разования Н

Т1С1, CdS(Pd) С 1/OH Д"А

1,36

1,60

1,70

1,66

1,43

" - Остальное — вода.

Содержание палладин относительно массы сульфнда хапните

7

9

11

12

13

14

16

17

18

19

0,5

1,0

2,0

3,0

5,0

0,11

0,18

0,27

0,44

0,66. 0,22

0,22

0,22

0,22

0,22

0,34

0,34

0,34

0 34

0,34

0,14

0,14

0,14

0,14

0,14

0,14

0,14

0,14

0,14

0,14

1,22

1,61

1,70

1,66

1,39

i626490

Т а б л и ц а 4

Влияние содержания этилового спирта в фотокаталитической композиции на выход молекулярного водорода

Состав композиции, мас.Х

Примеры

Квантовый выход 11

С fl ОН CdS(Pd) TiC14 ДЭА

«Остальное — вода.

+ " Содержание палладия относительно массы Cd 5 2X.

Та блица 5

Влияние варьирования содержания дизтилашшина в композиции на выход водорода композипии, мас.Х

Состав

Примеры

Квантовый выCdS(Pd) TiCly

ДЭА

СПOH ход водорода

Остальное - вода

1 " Содержание Р составляет 2Z относительно массы сульфида кадмия

Составитель Т,Велослюдова

Редактор Б.Федотов Техред A.Êðàâ÷óê Корректор О.Бипле

3акаэ 2825 Тирам 220 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКИТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.ужгарол, ул. Гагарина, 101

21

22

23

24

26

27

28

29

28

54

0,035

0,070

О, 140

0,210

0,280

0,33

0,34

0 34

0,35

0,36

0,34

0,34

0,34

0,34

0,34

0,21

0,22

0,22

0i23

0,23

0,22 °

0,22

0,22

0,12

0,13

0,14

0,14

0,15

1,28

1,68

1,70

1,63

1,40

1,42

1,66

1,70

1 70

1,53