Фотокаталитическая композиция для получения водорода Советский патент 1992 года по МПК C01B3/00 

Изобретение относится к способам получения водорода путем фотокатали- тнческого разложения водно-спиртовых смесей.

Целью изобретения является повьше ние выхода целевого продукта - водо- iJOAa.

Практическая реализация предложенного способа иллюстрируется примерами

Пример 1 .Приготовление гетерогенного палладиевого катализатора - катализатора выделения молекулярного водорода.

Катализатор готовят путем нанесения на силикагель х.;7орида палладия (П) и последующего его восстановления до металлического. С этой целью 10 г силикагеля марки КСК-200 с зернением 0,25-0,50 мм, предварительно : Нрокаленного в течение 4 ч при 180- помещают в 100 мл спиртового раствора PdClj (0,05 мас.% процента палладия относительно массы SiO). После вьщерживания в течение 4-5 ч при 20°С раствор отфильтровьгоают и силикагель с адсорбированным PdCl нагревают при 180-200°С вначале в амосфере воздуха, а затем в токе воз дорода в течение 2ч. В результате этих операций получают силикагель с нанесенным мелкодисперсным металлическим палладием, содержание которого составляет 0,05 мас.% от массы носителя (SiO)

Аналог11 шо получают силикагель с содержанием палладия 0,1; 0,2; 0,3 и 0,4 Mac.Z.

П р и м е р 2. 0,01 г (2,5 мас.% промьшшенно1 о сульфида кадмия марки для полупроводников, 0,0166 г

Влияние варьирования содержания палладиевого катализатора на активность фотокаталитической композиции

(4,2 мас.%) четыреххлористого титана квалификации кч и 0,3734 г палладиевого катализйтора, приготовленно-. го по примеру 1 (содержание металлического палладия от общей массь композиции составляет 0,05 мас.%), вносят 6 сферический стеклйнный сосуд диаметром 3 -см, снабженный магнитной мешалкой и краном. К фотокаталитической композиции добавляют 10 мл смеси зтилового спирта с водой (соотношение по объему спирт - вода равно 2:1). Затем реакционную суспензию дегазируют с помощью форвакуумного насоса в течение 1 мин и облучают при перемешивании видимым светом ртутной лампы высокого давления ДРШ 1000 ( нм, стеклянный фильтр). Количество образовавшегося водорода определяют методом газовой хроматографии (хроматограф ЛХМ-8 МД). Интенсивность падающего на композицию света измеряют ферриоксалатным йнтинометром. Квантовый выход образования водорода определяют в условиях стационарного режима фотореакции, которьй достигается через IO-I5 мин после начала облучения. Интенсивность падающего на композицию света составляет 9 ЧО Эйншт,/ч. Квантовый выход образования водорода имеет величину, равную 3%. Скорость выделения молекулярного водорода из 10 мл реакционного -объема равна 2,0 мл/ч.

Результаты испытаний приготовлен- ньпс фотокаталитических композиций при постоянном содержании CdS и TiCl, и с различным содержанием катализатора выделения водорода (примеры 2-6) приведены в табл. 1.

Таблица 1

П р и м с. ч а к и е.

3 см, снабжепмьдч магнитной мешалкой и KpaHoi-i. К фотокаталитической композиции добавляют О мл смеси этилово-. го спирта с 13ОДОН (соотношение по объему спирт - вода равно 2:1). Затем поступают как в примере 2. Пслу ченнсе значе ше геличины кБантового выхода молекулярного водорода разно

Уменьшение концентрации Pd (до 0,05 мас.%) приводит к сниженито квантового выхода образования водорода. Увеличение содержания палладия в г1ю- токаталитической ко тозииии (больше 0,18 мас,%) ие приводит к повьшеншо . активности композиции.

Таким образом, необходимъ - и достаточным минимальным содержанием ме- -30 8Z, а скорость выделения водорода из таллического палладия в фотокаталити- 0 мл реакционного объема составляет

,2 мл/ч,

П р и м е р ы . Пригстовлснне к испытание фотокяталптическкх компо- 35 зиций для получения водо{ ода проводят как в примере 7, варьируя концентрацию CdS, при постоянном содержащей TiCl (4,2 мас.% и содержании палла- дкя металлгтееского в пределах 0,18- ляет 0,19 мас.%), HO,005r(Is2 мас.%) мас.%. Состав приготовленных фо- промьшшенного сульфида кадмия марки токаталитииескжс композиций по приме- для полупроводников вносят аз сфери- рам 7-18 и результаты испытания их ческий стеклянный сосуд диаметром .активности приве,цеь-ы в табл. 2.

Т а б л и ц а 2

Влияние варьирования содеряання сульфида кадмия на активность фотокаталитл геско композиции

ческой композиции является величинаs лежащая в пределах 0,1-0,18 мас,%.

Пример. 0,0166 г (А,2мас,%) четыреххлористого титана квалификации хч, 0,3784 г палладневого гса- тализатора, содержащего 0,2 мас.% Pd (содержание металлического палладия от общей массы композиции состав

П род ол Ч( е н ие та бл. 1

fОстальное - силнкатель-носитель Д.ПЯ палладия металлического.

Скорость выделения молекулярного водорода нз 10 ма реакционного- объема.

3 см, снабжепмьдч магнитной мешалкой и KpaHoi-i. К фотокаталитической композиции добавляют О мл смеси этилово-. го спирта с 13ОДОН (соотношение по объему спирт - вода равно 2:1). Затем поступают как в примере 2. Пслу ченнсе значе ше геличины кБантового выхода молекулярного водорода разно

8Z, а скорость выделения водорода из 0 мл реакционного объема составляет

Примечание. Остальное - силикагель-носитель для палладия металлического.

, . Скорость выделения молекулярного водорода из 10 мл реакционного объема.

Уменьшение концентрации CdS (до зации составляет 0,19 мас.%)и г- 1,2 нас.%) приводит к снижению кван-,, (0,6 мас.%) четыреххлористого титана тового выхода образования молекуляр- 0 квалификации хч вносят в сферического водорода. Увеличение содержания кий стеклянный сосуд диаметром 3 см, сульфида кадмия в фотокаталитической снабженный магнитной мешалкой и кра- композиции fбольше 20 мас.%) приводит ном. К фотокаталитической композиции

к понижению активности композиции

добавляют 10 мл смеси этилового спирв реакции образования молекулярного та с водой (соотношение по объему

водорода.

Таким образом, как видно из . табл. 2, необходимым и достаточным содержанием гетерогенного фотокатаспирт - вода равно 2:1). Затем поступают как э примере 2. Полученное значение величины квантового входа молекулярного, водорода равно 3%, а ско- лизатора - сульфида кадмия в фотока- 0 выделения водорода из 10 мл ре- талитнческой композиции для получе- акционного объема составляет 0,45 мл/ч, нкя водорода является величина, лежа- Примеры 20-25. Приготовление г- щая в пределах 2-25 мас.%.и испытание фотокаталитических

Пример 19. 0,01 г (2,5мас.%) комЬозиций для получения молекулярно- промышпенного сульфида кадмия марки 55 водорода проводят как в примере для полупроводников, 0,3876 г пал- 19, варьируя концентрацию TiGl, при ладиевого катализатора, содеражщего постоянном содержании CdS (2,5.мас..%) 0,2 мас.% Pd (содержание металличес- и содержании палладия металлического кого палладия от общей массы компо- в пределах 0,17-0,19 мас.% Состав

Продолжение табл.2

зации составляет 0,19 мас.%)и г- (0,6 мас.%) четыреххлористого титана квалификации хч вносят в сферический стеклянный сосуд диаметром 3 см, снабженный магнитной мешалкой и кра- ном. К фотокаталитической композиции

добавляют 10 мл смеси этилового спир7. 13077428

приготовленных фотокягалнтических зультяты испытания их лктипности при- композицин но примерам 19-25 и ре- ведены в табл. 3.

Т а б л и и я 3

Влияние варьирования содержания четырех- хлорнстого титана на активность фотокаталитической композиции

римечание. Остальное - силикагель-носитепь для палладия металлического.

Скорость вьщелекия молекулярного водорода из 10 мл реакционного объема.

,

Уменьшение концентрации TiCl (до 3,0 мас.%) приводит к снижению квантового выхода образования молекулярного водорода. Увеличение содержания четыреххлористого титана в фотокаталитической композиции (больше 6,8 мас.%) приводит к понижению активности композиции в реакции образования молекулярного водорода.

Таким образом, как видно из табл.3, необходимым и достаточным содержанием гомогенного фотокатализатора - медиатора - четырекхлорис- того титана в фотокаталитической композиции для получения водорода является величина, лежащая в пределах 3,5-6,8 мас.%.

Пример 26 (по базовому объекту) . 0,06 г промышленного сульфида кадмия марки zyiH полупроводников помещают в раствор CdSO с концентрацией 0,5 моль/л, выдерживают в тече-.

С

,

ние 2 суток с послед ощим 1;ентрифу- гированием и отмыванием водой. Затем

сульфид кадмия обрабатьгвают в течение ; суток раствором Pd(NO). ( моль/л) с последующим отмьша- кием водой. Обработанный таким образом сульфид кадмия в количестве 0,06 г (88,6 мас.%), 0,0077 г (11,4 мас.%) метилвиологена (МБ ZCl) и Рс-сетку вносят в сферический стеклянный сосуд диаметром 3 см, снабженный магнитной мешалкой и крзНОМ. К фотока галитической композиции добавляют 10 мл смеси метилового - - спирта с водой (соотношение по объему спирт - вода равно i:1J и концентрированной соляной кислотой доводят

рН раствора до величины рН 2. Затем реакционную суспензию дегазируют с помощью форвакуумного насоса в тече- ниа 1 мн-н и облучают при перемешивании светом ксеноновой лампы с максимумом дпины волны, равной 465 нм (комбинация фильтров ЖС - ). Интенсивность падающего света на фо- токаталитическуну композицию составляет- А, 26- 10 Зйншт./ч. Квантовый выход образования молекулярного водорода равен 9,5%.

Формула изобретения

Фотокатапитическай композиция для получения водорода /из воднбпспирто вой смеси, включающая сульфид кадмия медиатор и катализатор выделения водорода , отлича-ю1цийся тем

Составитель А. Дюнин Редактор Т. Пилипенко Техред Л.Олейник Корректор Г. Решетник

4053„

Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектнчя.

;

что, с целью повьппения выхода целевого продукта, она содержит в качестве медиатора четыреххлористый ти- , .тан, а в качестве катализатора выделения водорода - металлический палладий, нанесенный на силикагель, при следующем содержании компонентов,

Мы. О «га

Сульфид кадмия2-25

to Четыреххлористьй

титан3,5-6,8 Палладий металлический0,1-0,18 Силикагель . Остальное

5до 100%.

Изобретение относится к способам получения водорода путем фотокаталитического разложения водно-спиртовых смесей,. Целью изобретения является повышение выхода водорода. Для осуществления процесса используется фотокаталитическая композиция для получения водорода из водно-спиртовой смеси, включающая сульфид кадмия, медиатор и катализатор выделения водорода, которая в качестве медиатора содержит четьфеххлористый титан, а в качестве катализатора выделения водорода-металлический палладий, нанесенный на силикагель, при следующем соотношении компонентов, мас.%: сульфит кадмия 2-25; четыреххлорис- тый титан 3,5-6,8;палладий металличес- , кий О, 1-0,18;силикагель - остальное.. В результате процесса скорость выде-. ления водорода Возрастает до 6,0 Mji/ч. 3 табл. а $ (Л