Фотокаталитическая композиция для получения водорода Советский патент 1992 года по МПК C01B3/02 

Изобретение относится к фотокаталитическим композициям для получения водорода из воды под действием видимого света.

Цель изобретения - расширение области спектральной светочувствительности и повышение выхода водорода.

Пример 1. Приготовление гетерогенного фотокатапизатора.

Гетерогенный фотокатализатор -- сульфид кадмия с нанесенной катион-радикальной солью ТМФДП. покрытый полимерной пленкой ПЭПК, готовчт путем нанесения на поверхность сульфида кадмия катион-радикалькой соли N.IM.N ,N-тетрэметил-пара- феКилендиамина перхлората

CHi. ,-v ГН

3

СН3

из ацетонового раствора при перемешивании суспензии и выдупэнии ацетона, Полученный таким образом порошок сульфида калмия с нанесенным ТМФДП (CdS/ТМФДП) обрабатывают при перемешивании раствором ПЭПК в бензоле, отфильтровывают и сушат при комнатной температуре С этой целью 2,Ь г промышленного сульфида кадмия марки для полупроводников, предварительно растертого

0агаторой ступке, помещают в 10 мл ацетонового растпора ТМФДП (концентрации

1 моль/л, 32 3 мг в 10 мл ацетона) и перемешивают суспензию с помощью магнитной мешалки до полного удаления аце-. тона с одновременным продуванием раствора аргоном Полученный порошок сульфида кадмия с нанесенным ТМФДП пносят в 10 мл бензольного раствора поли- эпоксипропилксфбаэола (содержащего 0,05 г ПЭПК с моле чулярны погом 1000, концам грация ПГ)ПК в растворе равнтб 10 мопь/п и перемешивают суспензию в течение 30 мин с помощью магнитной мрциа ки Пооле этого оРра хм 1ННИИ порото сульфида кадмия отфилыропывя я и cv iiar на воздухе при комнатной тгмпоратур0 Причем процесс нанесения нч фо тотализатор - CdS (ТМФДП проподили при оптимальных уело гиях. концентрация ПЭПК и время переме шиванич как п прототипе)

Примеры 2 и } Гетерогенный фотокатапиззтор сульфид кадмия с нанесенным ТМФДП, покрытый ПЭПК, готовят, как в примере 1, той лишь разницей, что варьируют концентрацию ТМФДП в ацетоне, а именно. 5 10 3 и 5 10 4 моль/л. Получают сульфид кядмия с содержанием ГМФДП на его повррхног /и соотве гственно 6,4 и 0,04 мг/г 8 примере 1 содержание ТМФДП на поверхности полупроводника составляла 12,0 мг на 1 г CdS.

.Примеры 4 и 5. Гетерогенный фотокатализатор готовят, как в примере 3, с той-лишь разницоГ1, что варьируют концентрацию полимера в бензоле 1 10 и 7 10 3мольЛ(

Пример { Приготовление катализатора ОЫДРЛСШ почорода - металлического палладия, н lecoHHoro насиликзгель,

Катапизагор готовят путем нанесения на силикагель хлорида палладия и последующего его восстановления до металлического. С этой целью 10 г силикогеля марки

КСК-200зернением 0,25-0,50 мм, предварительно прокаленного в течение 4 ч при 180- 200°С. помещают в 100 мл спиртового раствора PdCte (0,10 мяс.% палладия относительно мзгсы силикагеля), мосле чего выдержи ч от в течение 45ч при ГО°С. Затем раствор отфильтровывают и силикагеяь с адсорбированным Pd/SlO нагревают при 180 сначага в атмс оре воздуха, а затем в токе водорода R течение 2 ч. В результэте этих операций получают силикагель с нанесенным мелкодисперсным металлическим палладием, годержание которого составляет 0 10% or Mdf г.ы носителя

S102

Пример 7 Паллэдирчыи катэлиза- юр готовят, как в примере Ь с той лишь разницей то 10 г силикают юмешчют в 100 мл спиртового раствора rrlCla. содержащего 0,20 мае % паллэдич относительно

массы Si02 соответственно И результате получают иалладированныи к чализатор с ее держанием палладия птносчтелино массы силикагеля 0,2 J%

Примеры В 2. CriS (ТМФДП) ПЭПК

по TICM к DP ий икащ ч УЧ ч ипикзгель с п; т./1иом вносят в сферп и пе-слян- ный сое уд диамэтгюм 3 м нчЬженмый магнитной Mei ipnKOi и кплноп Затем до- бавля от i зтэнола с цо Су.пензию

от к ч течгэьие I мир г пг, о фо вакуумного насога и облучают при п роме- шиаании светом ллмпы накал тния 500 Вт (Я Г 660 им, сьстофилчтр КС ГЛ линза диаметром 6 см с фокусным P.ICC|Очимем 8 см,

расстояние между чампой v линзой 17 см, между линзой и реакционным сосудом 8 см). Молекулярный водород опрр/, гили хрома- тографически (хроматограф ЛХМ НМД). Скорость образования водорода определяли в

5 условиях стационарного рехимт фотореакции который достигается чере 20-30 мин после начала выделения

Результаты испытаний фото- нтяпитиче- ских композиций для получен ici епдорода

0 при разных условиях приготпрлония и разных соотношениях компонентов даны в , табл. 1 и 2.

В результате применения заявленной фотокаталитической компочи пи скорость

5 выделения водорода под деипг ом видимого света с длинами золн от f.oo но 560 нм равна 2.2 моль/, то я раза выше по сравнению с про пи,ч , составляет величину, равпуп в, 10 ,-т1,/1 np.t

облучении светом с длиной волн от 660 до 700 нм. когда композиция по способу-прототипу практически не фотоактивна.

Формула изобретения Фотокаталмтическая композиций для получения водорода, включающая сульфид металла, содержащий на поверхности слой реагетэ, обработанный полиэпоксипро- пилкар&аяолом, чегьфеххпооистый титан, силика вль с нанесенном металлическим палладием, этиловый сг.ирт и воду, отличающаяся те л.чю, с v Чью расширения области спектральной светочувствительности и повышения выхода водорода, она в ка- ччг.тйе супьфилз мргаллз содержит сульфид кадмия, а и качестве реагента кчтионорлди- кальную соль М.М.н .м -тстраметил-парэ-фенилендиамин перхлората, взятую в количестве 0,64-6.4 мг на 1 г сульфида кадмия, при следующем соотношении компонентов. мас.%: Сульфид кадмия с нанесвнной катионрадикальной

солью N.N.N .N -TeTpaметил-пара-фенилендиамин перхлората0.24-0,48

Четыреххлористый титан 0,11-0.44

Силикагель с нанесенным

металлическим палладием 0.38-0,66

Этилоный спиртВЗ-74

бодаОстальное

2. Композиция по п. 1.отлмчающяя- u я тем, по содержит металпический плппади в количегтве 0,1 O,2jt от мессы силикэгеля.

Изобретение относится к фотокаталитическим композициям для получения водорода из аоды под действием видимого света. Целью изобретения является расширение спектральной области светочувствительности и повышение выхода целевого продукта. Поставленная задача решается применением фотокаталитической композиции, включающей сульфид цинка, содержащий на поверхности слой катионорадикальной соли N, N, N1, м -тетраметил-пара-фенилендиа- мин перхлората, обработанного полиэток- сипропилкарбазолом в количестве 0,64-6,4 мг на 1 г сульфида цинка, четыреххлористый титан, силикагель с нанесенном металлическим палладием, этиловый спирт и воду, при следующем содержании компонентов, мас.%: сульфид кадмия с нанесенной катионорадикальной солью N, N, N , N -тетрэме- тил-пара-фенилендиамин перхлората 0,24-0,48; четыреххлористый титан 0.11- 0,44; силикагель с нанесенным металлическим палладием 0.38-0.86; этиловый спирт 53-74; вода остальное. Причем содержание металлического палладия относительно массы силикагеля находится в пределах 0,10-0.20 мас.% и концентрация раствора полиэпоксипропилкарбазола для получения сульфида цинка с нанесенной катионорадикальной солью N. N, N1, N -тетрэметил-парэ- фенилендиамин перхлората, покрытых полиэпоксипропилкарбаяолом,находится в пределах (1 )-(7 ) моль/л. В результате применения заявленной фотокаталитической композиции скорость выделения водорода под действием видимого света длинами волн от 600 до 660 им равна 2,2 моль/ч, что выше в четыре раза по сравнению с прототипом, и составляет величину, равную 8,2 10 моль/ч при облучении светом с длинами волн от 660 до 700 нм, когда композиция по способу-про- ютипу практически не фотоактивна. 1 з.п. ф-лы, 2 табл. (Л С о 0 о N2 vj

Результаты определения скорости выделения водорода. Содержание: Cd/ТМФДП/ПЭПК 0735 мас.%: TICU 0,22 мае %: Pd/Sl02 0,57 маг.%. СзЧбОН 59 мас.%.

Результаты испытания фотокаталитических композиций

Т аблица 1

Таблица 2