Фотокаталитическая композиция для получения водорода Советский патент 1992 года по МПК B01J21/06 B01J23/44 B01J27/04 B01J31/02 C01B3/00 

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

Цель изобретения - повышение эффективности фотокаталятической системы для выделения водорода под действием солнечного света путем введения нового компонента.

Пример 1. tO г промышленного сульфида кадмия марки для полупроводников, предварительно растертого в агатовой ступке, помещают в 200 мл водного раствора (содержащего 0,5 мас.% палладия относительно массы сульфида кадмия) н перемешивают суспензию в течение 3 ч с помощью

магнитной мешалки. Затем, при перемешивании, в суспензию бэрботируют водород в течение 4 ч. После этого раствор отфильтровывают, осадок .промывают иодой, затем ацетоном и сушат на воздухе 20 мин. В результате этих операций получают бифункциональный гетерогенный фотокатали тор - палла- дированный сульфид кадмия, содержащий 0,5 мас.% палладия от массы CdS.

Примеры 2-5. Бифункциональный гетерогенный фотокатализатор го- товят как в примере 1, с той лишь разницей, что 10 г сульфида кадмия, предварительно растертого в агатовой ступке, помещают в 200 мл раствора Na2PdCl4 (содержащего палладий п пределах 1,0-5,0 мас,% относительно массы CdS). Далее пен гупчог как в

С №

Од

4 СО

примере 1 . П результате полушют палладированпый сульфид кадмия с различный содержанием палладия относительно массы CdS - T,0; 2,0; 3,0j 5,0 мас.%.

Результаты испытаний приготовленных по примерам 1-5 бифункциональных фотокаталнэаторов - палладированного сульфида кадмия с различным содержа- нием палладия металлического в предлагаемой фотокаталитической композиции для получения молекулярного водорода.

П р и м е р 6. 0,03 г (О,ЗА мас.%) палладированного сульфида кадмия, приготовленного по примеру 1 (содержание палладия относительно CdS - 0,5 мас.%), 0,19 г (0,22 мас.%) че- тыреххлористого титана квалификации хч и 0,012 г (0,14 мас.%) диэтил- анилнна (ДЭЛ) вносят в сферический стеклянный сосуд диаметром 3 см с магнитной мешалкой и краном. Затем добавляют в сосуд 10 мл смеси этило- вого спирта с водой (соотношение по объему спирт-вода 2:1), причем содержание спирта от общей массы суспензии 60 мас.%, остальное - вода. После этого суспензию дегазируют с помошью форвакуумного насоса в течение 1 мин и при перемешивании облучают светом ртутной лампы высокого давления ДРШ-1000 (400 нм Ј ft : 500 им, комбинация светофильтров ЖС-11иСС-5 Количество образовавшегося водорода определяют методом газовой хроматографии (хроматограф ЛХМ-8МД). Интенсивность падающего на композицию света 2,8810 моль.квантов/ч. Квантовый выход образования водорода определяли в условиях стационарного режима фотореакции, который достигается через 20-30 мин после начала облучения. Квантовый выход образования водорода 1,4.

Примеры 7-10. Испытание фотокатапитнческой композиции проводят как в примере 6, с той лишь разницей, что в примерах 7-10 используют палладированный сульфид кадмия с содержанием палладия 1, мас.%. Состав приготовленных и испытанных композиций по примерам 6-10 и полученные результаты приведены в табл.1

Пример11.0,01г(0,11 мас.%) папладнрованного сульфида кадмия, приготовленного по примеру 3 (содержание палладия 2 мас.% относительно

количества CdS), 0,019 г (0,22 мас.%) Т1С14 и 0,012 г (0,14 мас.%) 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.

Примеры 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 приготовленных композиций по примера 11-15 и результаты их испытаний приведены в табл. 2.

П р и м е р 16. 0,03 г (0,34 мас.%) палладнрованного сульфида кадмия, приготовленного по примеру 3, 0,012 г (0,14 мас.%) ДЭА и 0,009 г (0,11 мас.%) TiCl вносят в стеклянный сосуд диаметром 3 см. Далее поступают как в примере 6. Полученное значение квантового выхода образования водорода 1,36.

Примеры 17-20. Испытание Фотокаталитической композиции для получения водорода проводят как в примере 16, с той лишь разницей, что в примерах 17-20 варьируют содержание TiCl . Состав композиций по примерам 16-20 и результаты их испытаний приведены в табл. 3.

Пример 21. 0,03 г (0,34 мас.%) CdS(Pd), приготовленного по примеру 3, 0,019 г (0,21 мас.%) TiCl и 0,012 г (0,13 мас.%) ДЭА вносят в сферический стеклянный сосуд диаметром 3 см. Затем добавляют 10 мл смес этилового спирта с водой (соотношени спирт/вода 1:2, причем содержание спирта в суспензии 28 мас.%, остальное - вода). Далее поступают как в примере 6. Полученное значение.квантового выхода молекулярного водорода 1,28.

Примеры 22-25. То же, что и в примере 21, только в примерах 22 25 варьируют содержание в суспензии этилового спирта. Состав композиций, приготоиленных по примерам 21-25, и результаты нх испытании приведены в табл. 4.

, П р и м е р 26. 0,03 г (0,34 мас.%) CdS(Pd) , 0,019 г (0,22 мас.%) TiCl4 и 0,003 г (0,035 мясЛ) JDA пносят в сферический сосуд диаметром 3 см.

Л |Ч Г1 II ) (рг

5.

Почт испытай п чомпоппции

i , j Г ПК I СПЫЙ ВЫХОД

Ды ее PJC rv луч PI ;n

., «it,

птюрлца р iM i , ч „

П и и е р I . Ivii ).i зиме омпо° тцнн iiimmmi i и ь примере 2 с Т и лишь раунде, , что в примерах 77-30 FiriPbupyinT г Уцержтг . ипч гила т ЧИН I П cycii Hi,. I с СЛ II) М:о Ч1ЦШ1,

rum оговлени пс трпмерр 1 ,

речУ-ЛпГаТ ИХ ПСЫ Г П ИИ IIjiMB ЧС-Н Ь г n j

I р i г с

1ТИИ Про. 111

jiHUn. pa n

о 31. Исг т i не .чомпозл baic я п пмер|. 78, с i ои

i г i К 40 И ИИ lid ГО

Ui

И d cl .

д Р т i п

i 1 I i И П1Г ОД

лп ом с луч MJ

р и

j

42. а к

чт о

h 1

Лет х щи с мпс Tii I P1 иср r u i

Г к ( т Ullt

т ;а т. ШП|М i

j ПЛИ1ОГН

i i 0,6.

1 Ора

i,i а

J I i PT фг Clf I fi и

П р и м е ь 31. Истпспше гока- талити ILUKOII компси(|Щ1и проиодч j в при Р с / Н, с той лишь рг знпцен, Bf f To ruiiTii lanin icn fp; у J,1A rn ,% . (nap i-аи rpod cHii. м на. Ki i rit лод образован i , ьо ппт,а О

i P i xi f р ЗА, Испытание омпо ии Н опоппт j IK ч примере 8, с тон

I) Ь -ТПНШ ОЧ, ЧТП ВМб С 10 ДИЭТНЛШИj t-i n v.| VT 0,14 т чс ,% Д1 етипс14или1 а KBuMio т i )rn«iзовтиня воцороца 0,98-1,10.

II р Я Ч р П 3. НгППТгШНР КОМПОЯИшти прочог пт т ьпримере 2L , с rort

pa чинном, j i iг мес i о дьт г ланс- 1ичт OotivT О 1 мч( % тнилин i Кпан f t r ям- оп e j 1 т лгчия В морода 0.

П и f и IfiИгппчаьпе композн ип т ji i ь ai ччримс р . ь той

i ниш раненной, ujoiM(tio диэшлани264 0

1

IU

С5

И

бе.ут 0,14 мас. м тиланнлннв. Квапювый выход образования водорода 0,18.

П р и м е р 37. Испытание композиции проводят как в примере 20, с той ягык разницей, что вместо днэтилани- липа берут 0,14 мае./5 этилашшнпа. Ki i.iGuUH выход обраэованип водорода 0,31.

Л р и п с р 38 (сравнительный), Испытание КОМПО1НЦИИ проводят как в пр мсрр 28, с той лишь разницей, что лиеето дттипанилина берут 0, 14 мае .% тпифсиичоюпп. Квгитоипй выход водорода 1,0.

Так обра ом, предложенная фото- i ТР inn екая i омиозицич более эф- ( с Kit пк. п (телепни водорода из д. одчт-опчртовых сред под действием

ол1нчно с k ie i (крчнтовыи выход по 1,7) i o соавнению с известной ком- штпцис П (квтнюиый пьпсод до 1,2).

Ф п п м у л а изобретения

Фоючаталнтическая композиция для гюлучпиия водорода из ппдпо-с пиртовьсх грргд под действием сопнсчного енота,

п (оркашая палпадпропанпый cyльф rд кадм я с содержа1шгм папладит 1 - 3 tar/7 n расчете на гупьфиц кадмия, jотрахлорид титана, амин, ттягпп и j прт| стедующрм ИПЦЮГП1Н коп- IICHLHTOB, мас.%:

Птпчадпровапнпн

суптфид кадмия0,17-0,d8

7 ciрахлприд

титант0,18-0,44

Амин0,07-0,21 .

ТтаполS4-75

оп iilr г ТЛЬНОР

о j л и ч т ю щ а п я тем, что

1 (Ьоктипностн, г

0

5

0

пельп п тыпенич

45

|i 1ЧРСТ- е 1мина фи т 1тттнтнческая 1компоэииип содержит дм iиланилин.

Т а Ь л и

Влияние содержания палладия металпического п бифункциональном гетерогенном фотокатализаторе на пыход молекулярного подорода

Ц 1

Изобретение относится к каталитической химии, п частности к фото- каталитической 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

Остальное - вода.

Влияние содержания палладирпплино) - и,илл кадмия в фотокаталнтическор юмпочиаии на выход водорода

Остальное - вода.

Таблица 3

Влияние содержания вводимого г фотокаталнтическую композицию четыреххлорнстого титана на выход нодорода

- Остальное - вода. - Содержание палладия относительно массы сульфида

ьадмия 2%.

лица

Таблица

Влияние содержания этилового спирта в фотокаталитической композиции на выход молекулярного водорода

Остальное - вода. Содержание палладия относительно массы CdS 2%.

Таблиц

,Влияние варьирования содержания диэтнлашшина

в композиции на выход водорода

Остальное - вода

Содержание Р0 составляет 2% относительно массы сульфида кадмия