Способ фотокаталитического получения молекулярного водорода

 

Изобретение относится к способам получения водорода путем фотокаталитического рпсложения воды. Цель изобретения - повышение квантового выхода целевого продукта. Для осуществления способа получения водорода из под- .но-спиртовых растворов иод действием видимого света в присутствии фотокаталитической композиции, состоящей из гетерогенного фотоклталтатора, акцептора электрона - медиатора, донора электрона, катализатора пидоления водорода и модификатора, для повыйгения квантового выхода молекулярного водорода в композицию дополнительно вводят додецилсульфат натрия при следующем соотношения компонентов , мас.%: сульфид кадмия 0,10- 1,14; четыреххлористый титан 0,18- 0,44; никель Ренея 0,46-0,58; гидроокись натрия 0,023-0,092; додецнпсульфат натрия 0,67-1,38; этиловый спирт 6J-70; остальное вода, 8 табл. (Л

«ф + «.

СОЮЭ:ОВБТСКИК

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ . 4 ф» - .: ) РЕСПУБЛИК с ;-;-

--(() ((( (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЬ)Й КОМИТЕТ

rlO ИЗОБРЕТРКИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ ОСО (46) 30.08.92. Бюл. !! 32 (21) 4270145/26 (22) 27.05.87 (7!) Институт физической химии им, Л В,))(i((:л ржев(.кпгп (72) А.В.Кпржлк, С.Я.Кучмий, Н.Ф.Рубл, A,)).К)«юков и В.Д.Походенко (53) 661,961(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

)!« 1419054, кл, С 01 3/00, 1986.

32-92 (54) СПОСОБ ФОТОКАТАЛИТИ(!ЕСКОГО.

ПОЛУЧЕНИЯ ))ОЛЕКУЛЯРИОГО ВОДОРОДА (57) Изобретение относится к способам получения водорода лутем фотокаталитического рлзложения воды. Цель изобретения — повышение квантового выхода целевого продукта. Для осуществления

1

Изобретение относится к способам получения водорода т(утем фотокаталитического разложения воды, Цель изобретения — повышение квантового выхода молекулярного водорода, Способ осуществляется следующим обобразом, 0,019 г (0,22 мас.X) четыреххло«1 и ристогo титлнл квалификации хч

0,05 г (О, 58 мас, ) никеля Рэнея, прйготовленного по методике, описанной в работе Руководство по ttpenapatl

ТНВНоА и неорганической химии под редакций Г,Брлуэра, 1956, с. 746, 0,004 г (0,046 млс.Х) гидроокиси натрия квалификлп«(и х(", 0,058 г (О, 67 м,(с . ) л(«л е цилс ульфата натрия (DDC Na) илрн и "хч" и О 008 r

„„SU„„ l476ÄË А1 (51) 5 С 01 В 3/00 слоспбл получения водорода из впдно-спиртовых растворов лод действием видим(«го светл в присутствии фотокаталитической композиции. (.остотией из гетерогенного фотоклтллиэлторл, акцепторл электрона - медилтпрл, донорл электрона, клтллизатпрл вьv((— ления водорода н модификатора, для ловьш(ения квантового выхода молекулярного водорода в композицию д(«полнительно вводят додецилсульфат натрия прн следующем соотношении компонентов, мас.X: сульфид кадмия 0,10—

l,14; четыреххлористый титан 0,180,44; никель Ренея 0,46-0,58; гидроокись натрия 0,023-0,092; додецилсульфат натрия 0,67-1 38; этиловый спирт 61-70; остальное вода. 8 табл.

2 (О; 09 мас. Х) промышленного сульфидл кадмия марки "для полупроводников" вносят в сферический стеклянный сосуд диаметром 3 см, снабженный магнитной мешалкой н краном, Затем в сосуд добавляют lO мл смеси этилового спирта с водой (соотношение пп ,обьему спирт/вода 2:l), причем содержание спирта от общей массы суспензии составляет 6! мас.X,âîäà остальное. После этого суспензию легазируют с помощьв форвакуумного насоса

s течение I мин и облучают при перемешивании вндииьи светом ртутной ллмпы высокого давления ДРШ-1000 (а ;„>310 нм, стеклянный фильтр). Количество образоваввегося водородл определяют методом газовой хромл( графин (хроматограф ЛХИ-8) )Д). Иитеи 1478570

0,18-0,44

0,46-0,58

Таблица 1

При Состав композиции, мас.X Квантовый выход so

CBS Т1С1 C< H Nl. ИаОН ВВС 11а дорода,X

0, 046 .О, 046

О, 046

0,046

0,046

О, 046

О, 046

62

66

66

62

0,67

0,67

Ов 67

0,67

0,67

0,67

0,67

61. О 58

6l 0,58

6l 0,58

61 О» 58

61 0 58

61 0,58

61 . 0,58

1 009 022

2 0 30 0 22

3 012 022

4 0,35 0,22

5 058 022

° 6 1,14 0,22

7 l 71 0 22 Вода остальное. сивность света, падающего на композицию, измеряют ферриоксалатнъм ак" тииометром. Квантовый выход водорода определяют в условиях стационар5 ного режима фотореакцнн, который достигается через 10-15 мин после начала облучения. Интенсивность падающего на композицию света составляет

1,56 10 э Эйншт./ч. Квантовый выход образования водорода имеет величину, равную 45Х.

Влияние варьирования содержания гетерогенного фотокатализатора - сульфида кадмия в суспензии на выход мо- 15 лекулярного водорода приведено в табл.1, Влияние варьирования содержания вводимого в суспензию четыреххлористого титана на выход молекулярного 20 водорода приведено в табл.2.

Влияние варьирования содержания никеля Рэнея в композиции иа выход молекулярного водорода приведено в табл.З. 25

Влияние варьирования содержания в композиции донора электрона " этилового спирта на выход водорода приведено в табл.4.

Влияние варьирования содержания 30 модификатора — гндроокиси натрия в композиции на выход молекулярного водорода приведено в табл.5.

Влияние варьирования содержания модификатора додецилсульфата натрия в композиции на выход молекулярного водорода приведено в табл,6.

Варьироваиие условий облучения и обескислороживания суспензии на выход молекулярного водорода отражено в табл.7.

Сравнительные данные предлагаемого способа и прототипа приведены в табл,8.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я . Способ фотокаталитического получения молекулярного водорода путем разложения водно-спиртового раствора содержащего сульфид кадмия, четыреххлористый титан, никель Ренея и гид-., роокись натрия, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения квантового выхода целевого продукта, используют водно-спиртовый раствор, дополнительно содержащий додецилсульфат натрия, причем вещества берут при следующем соотношении компонентов, мас.X:

Сульфид кадмия. 0,10-1,14

Четыреххлористый титан

Никель Ренея.

Гидроокись натрия 0,023-0, 092

Додецилсульфат натрия 0,67-1,38

Этиловый спирт 61,0-7010

Вода Остальное

1478570

ТлГ>лица 2

Состав композиции, мас.7 "

При- мер

Квантовы1 выTiC14 C Н ОН Ni )>)аОН DDC Na

CQs ход водорода,Й

8 0,12

9 0,12

10 О, 12

l I 0,12

12 D 12

0,11

О,)8

0,22

0,44

О,ЬЬ

О 58 О 04& О 67 37

0,58 О, 046 О, 67 60

058 О 04& 067 66

0 58 0,046 0,67 59

0 58 0 046 О 67 34

Вода остальное.

Т а б л и ц а 3

Состав композиции, мас.X "

Пример

Выход водоCdS TiC14 С H ÎH Na08 Ni IiBC ))а рода,3

0,67 24

0,67 42

0,67 60

0,67 66

0,67 66

0,22 61 0,046 0,29

022 6) 0046 035

О, 22 61 О, 046 0,46

О 22 6) О 046 О 58

О 22 61 О 046 1,15

13 0,12

14 . 0,12

l5 0,12

)Ь 0.12

17 0,12

Вода остальное.

Таблица 4

Состав композиции, мас.Х»

КваитоПример вый выCdS Т1С14 Cp ОН Ni ИаОН DDC Na ход, X

0,6& 32

0,67 66

0,68 64

0,68 60

О 69 36

0,57 0,045

0,58 0,046

0,59 0,047

0,60 0,048

0,61 0,049

0,11 0,21

О,J2 0,22

0,12 0,22

0,13 Oi 23

0,13 0,24

Вода остальное.

Таблица 5

Состав композиции, мас,X

Пример

N i ЯаОН DDC " N

CdS Т1С14 С Н ОН

23 О 12 О 22

24 0,12 0,22

25 О 12 О 22

26 О 12 О 22

27 О,)2 0,22

0,67 48

0,67 66

0,66 66

0,67 60

0,67 45

6 I 0,58

61 0,58

61 0,58

61 0,58

Ь) 0.58

«Вода остальное.

IS

19

2l

44

61

66

6l

6l

6I

61

О, 013

0,023

0,046

О, 092

О, 184 итоэн ворода,X

1478570

ТаблицаЬ

Состав композиции, мас.Х

Квантовый выПри мер

С.НОН Ni

T iC1g

CdS

D5C Na

NaOH ход апдороца,%

М»

+Вода остальное. л н ц А 7

° 4

Сос гав хомповнцниу иас ° 2

CdS iClg С Н уОН Ni ННОБ DDC 1

Метод обескнслороан» ванин

КнтенсивнОсть све тв,зйннт/ч

-1O""

КвантоBbtA вм» код Пр

2 пектральый состав вета, нм

2 0912

36 0,12

0,22

0,22

61

0,58

0,58

О, 046

0,046

0,67

0,67

>310

4004 А е500

310

15,6

1,56

66

37 012 022

0,58 О, 046 О, 67

15,6

Оэ22 е

0,22

0,046 0,67 4С041 45СС

0,047 0,68 >310

ЗВ 0,12

19 0,12

0,58

0,58

l,56

15,6

64

39 0,12

40 0,12

0,22

0,22

66

4004 1 4500

>31С

0,58

0,58

0,047

0t 047

0,68

0,68

1,56 61

156 62

4t 0,12 0,22

66 0,58 0>047. 0,68 . 4СОС к S500 1,56

Вода остальное..

Таблица 8

Квантовый выСпособ Фотокаталнтическая композиция ход водорода, Х . Прототип Cd 8 + Ti C1 + С Н OH + Ni + NaOH + Б <0

Предлагаемый CdS + TiC1 + С HQH + Ni + МаОЕ+ DDC Na +

+ Н,о

40-55Х

60-66Х

Составитель Е.Корниенко

Редактор Л.Курасова Техред П. 071 Корректор Н.Гунько

Заказ 3476 Тиран Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раув1ская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Уагород, ул. Гагарина,IOI

28 0,12 0,22

29 012 022

30 0 12 0 22 . 31 0,12 0,22

32 0 12 0,22

33 0 12 0 22

61

61

61

61

61

0,58

0,58

0,58

0,58

0;58

0,58

0,046

О, 046

О, 046

0,046

0,046

0,046

0,34

0,67

0 98

l,38

2,!0

2,93

47

66

58

Откачка ф/в насосом

Продувка аргоном

То хе

Откачка ф/в насосом

То ае

Продувка вргоном

То ае