СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГЕТЕРОГЕННОГО ФОТОКАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ РАЗЛОЖЕНИЯ СЕРОВОДОРОДА, РАСТВОРЕННОГО В ВОДЕ Советский патент 1994 года по МПК B01J37/02 B01J27/04 

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 Cu^о. 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 λ_o для такого фотокатализатора составляет 650 нм, что соответствует η 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, η₁ 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%; λ 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.

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.

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.