本发明涉及光催化剂,特别涉及一种pd/l-bcn光催化剂及其制备方法与应用。
背景技术:
1、二氧化碳是工业、发电厂、燃料燃烧及其他人类活动释放的主要温室气体之一,它与环境问题密切相关。氢气已成为一种被广泛认可且前景广阔的清洁能源,甲酸具有高氢含量(4.4wt%)、高体积容量(53g/l)、稳定性、低毒性和广泛可用性等特点,被认为是最有前途的氢载体之一,在整体实现氢经济中发挥着重要作用。然而,催化甲酸产氢需要高选择性和高效的催化剂。
2、近年来,钯催化剂表现出了特别的潜力。然而,此类催化剂的性能在很大程度上取决于其载体的性质,并且载体本身可以调节催化剂的金属-载体相互作用。因此,选择合适的改性技术和合适的载体材料对于最大限度地提高催化性能至关重要。
技术实现思路
1、基于上述内容,本发明目的在于提供一种pd/l-bcn光催化剂及其制备方法与应用。
2、为了实现上述目的,本发明提供以下技术方案:
3、本发明技术方案之一,一种pd/l-bcn光催化剂的制备方法,包括以下步骤:
4、以三聚氰胺(c3h6n6)和硼酸(h3bo3)为原料制备硼氮化物前驱体,之后以氯化锂(licl)为模版剂与所述硼氮化物前驱体混合均匀后煅烧,得到l-bcn纳米片;
5、将所述l-bcn纳米片浸渍于钯盐溶液中,之后在还原剂作用下反应得到所述pd/l-bcn光催化剂。
6、在本发明中,以三聚氰胺和硼酸为原料制备硼氮化物前驱体具体为:将三聚氰胺、硼酸和溶剂混合均匀后90℃反应30min。本发明中所述溶剂为水;本发明对于水的用量不做特殊限定,其用量能够满足三聚氰胺和硼酸进行反应即可。所述反应结束后,还包括将所得产物干燥的步骤;所述干燥的温度为60℃,时间为12h。
7、在本发明中,所述三聚氰胺、硼酸的质量比为4:(1~4)(优选为4:1、4:2、4:3或4:4);所述硼氮化物前驱体和氯化锂的质量比为1:5。
8、本发明中,将氯化锂和硼氮化物前驱体混合均匀的方式不做特殊限定,选用本领域技术人员熟知的技术手段即可,例如:研磨。
9、在本发明中,所述煅烧的程序为:以6.8℃/min的速率升温至380℃,保温120min,之后再以6.8℃/min的升温速率升温至550℃,保温240min。所述煅烧结束后,还包括将所得产物依次进行洗涤、干燥的步骤。
10、在本发明中,所述l-bcn纳米片与所述钯盐溶液中pd的比例为0.2g:(0.1~0.4)mmol(优选为0.2g:0.1mmol、0.2g:0.2mmol、0.2g:0.3mmol或0.2g:0.4mmol)。
11、在本发明中,所述钯盐溶液为k2pdcl4溶液。
12、在本发明中,所述浸渍的时间为24h,温度为室温。
13、在本发明中,所述还原剂为硼氢化钠;所述硼氢化钠和l-bcn纳米片的质量比为0.16:0.2。
14、在本发明中,在还原剂作用下进行反应时,反应的温度为-3℃,时间为5h;所述反应结束后还包括收集产物,并将所得产物洗涤、干燥的步骤。
15、本发明技术方案之二,一种由上述制备方法制备得到的pd/l-bcn光催化剂。
16、本发明技术方案之三,一种上述pd/l-bcn光催化剂在催化甲酸(fa)产氢中的应用。
17、在进行pd/l-bcn光催化剂催化甲酸产氢的方法中,在光照条件下,反应体系的温度为25℃~45℃、甲酸钠(sf)浓度为0.5~1.5mmol、催化剂用量为25~100mg时,催化甲酸产氢。
18、本发明公开了以下技术效果:
19、本发明采用三聚氰胺和硼酸为前驱体,以氯化锂为模板剂,采用模板法合成了bcn纳米片,再通过浸渍还原法负载金属pd制备出具有层状结构的pd/l-bcn催化剂,该制备方法简便易行。
20、本发明制备的pd/l-bcn催化剂能高效催化甲酸产氢,并且具有优异的循环稳定性。
1.一种pd/l-bcn光催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,以三聚氰胺和硼酸为原料制备硼氮化物前驱体具体为:将三聚氰胺、硼酸和溶剂混合均匀后90℃反应30min。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述三聚氰胺、硼酸的质量比为4:(1~4);所述硼氮化物前驱体和氯化锂的质量比为1:5。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述煅烧的程序为:以6.8℃/min的速率升温至380℃,保温120min,之后再以6.8℃/min的升温速率升温至550℃,保温240min。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述l-bcn纳米片与所述钯盐溶液中pd的比例为0.2g:(0.1~0.4)mmol。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述浸渍的时间为24h,温度为室温。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述还原剂为硼氢化钠;所述硼氢化钠和l-bcn纳米片的质量比为0.16:0.2。
8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,在还原剂作用下进行反应时,反应的温度为-3℃,时间为5h。
9.一种由权利要求1-8任一项所述制备方法制备得到的pd/l-bcn光催化剂。
10.一种权利要求9所述pd/l-bcn光催化剂在催化甲酸产氢中的应用。