Фотокаталитическая композиция для получения водорода
СОЮЗ COBETCHHX
И
РЕСПУБЛИК
Il9I 1П1 (51)5 С 01 В 3/02
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
flPH ГННТ СССР
1 ъ4О . ) <нл
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "" :;;„,.;
К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ включающей сульфид кадмия, медиатор электронов и катализатор выделения водорода, для повышения выхода целевого продукта используют сульфид кадмия, покрытый пленкой полиэпоксипропилкарбазола причем покрытие ° производят из бенэольного раствора с концентрацией полимера 1 10 — 7 10 моль/л при следующем содержании компонентов, мас.%: сульфид кадмия, покрытый полиэпоксипропилкарбаэолом 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. Концентрация палладия
° на силикагеле составляет 0,10-0,20Х от маccH силикагеля ° 2 3 и. ф-лы, 7 табл. (46) 07,07.92, Бюл. 11 25 (21) 4261951/26 (22) 15.06.87 (7)) Институт физической химии им. Л.В.Писараевского (72) С.Я.Кучмий, А.В.Корлак, Н.Ф.Губа, А.И.Крюков и В.Д. Походенко (53) 661. 9Ы . 3 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР
1! - 1307742, кл. С Ol В 3/02, 1986.
° (S4) ФОТОКАТАЛИТИЧЕСКАЯ КОМПОЗИЦИЯ ,ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА (57) Изобретение касается фотокаталитического получения водорода иэ воды. Цель изобретения — повышение выхода водорода. Для получения водорода из водно-спиртовой смеси с помощью фотокаталитической композиции, Изобретение касается фотокаталитического получения водорода из воды.
Цель изобретения — повышение вы.хода водорода.
li р и м е р. Приготовление гетерогенного фотокатализатора — сульфи-, да кадмия, покрытого полимерной пленкой.
Сульфид кадмия, покрытый полимерной пленкой ИЭИК (полиэпокснпропилкарбаэол), готовят путем иегемешивания порошка сульфидин кадмия в растворе
ПЭПК и последующего фильтрования и высушиваиия его на воздухе ири комнатной температур». С этой целью
2,5 г промьп иениог< v.t>-фила кадмия
11 I I марки для по!<у«р..и<1, и< ;< и, иредварительно растертого в агатовой ступке, помещают в 10 мл бенэольного раствора ИЭИК (содержащего 0,01 г ПЭПК с молекулярной массой 1000, концентрация ИЭИК в растворе равна 1 > тlО моль/г) и перемешивают суспенэию в течение 30 мин с помощью магнитной мешалки, После этого сульфид кадмия отфильтровывают и сушат на воздухе при комнатной темиерату- <р ре. Получают сульфид кадмия, покрытый пленкой ПЭПК, при концентрации полимера в бенэоле 5 10, 7 IO моль/л.
-э -з
Палладиевый катализатор готовят путем нанесения на силика гель хлорнда палладия и последующего его восстановления до металли <». к<и о. С этой
1492437 цепью 10 г гиликагепя марки КОК-200, зернением 0,25-0,50 мм, предварительно прокаленного н течение 4 ч ири
IB0-20О Г, иомещают н 100 мп спиртового расхапра ГИС1 (0,1, 0,2 . иалла5 дия относительно млссы сипикагепя).
После ныдерживания я течение 4-5 ч о при 20 С раствор отфильтровывают и силикагепь с адсорбиронанным PdC1< нагренают при 180-200 С сначапа в ат.", мосфере воздуха, а затем в токе водорода н течение 2 ч. В результате этих операций получают силикагель с нанесенным мелкодисперсным металлическим папладием, содержацие которого составляет О,l . от массы носителя SiO<, а также 0,2 Pd от массы БдО, 0,03 r (0,35 мас. .) СИЯ с нанесенной пленкой ИЭПК, 0,019 г (0,22 мас. ) TiCI квалиФикации ХЧ и 0,05 r (0,57 мас.l) силикагеля с нанесенным металпичес— ким папладием вносят в сферический стеклянный сосуд диаметром 3 см,снабженный магнитной меналкой и краном.
Затем добавляют смесь зтанопа с водой (причем соотношение по обьему спирт:вода 2:l), Суспензию откачивают в течение 1 мин с помощью форнакуумного насоса и облучают при перемешивании светом ртутной лампы высокого давления ДРВ1-1000 (400 нм
Е h 6500 нм, светофильтры ЖС-12 и
СС-5) . Интенсивность снета измеряют ферриоксалатннм актинометром (I
l,44 10 эйншт/ч). Молекулярный водород определяют хроматографически (хроматограф ЛХМ-8ИП). Квантовый выход образования водорода определили н условиях стационарного режима фотореакции, KQTopl, достигается через 20-30 мин после начала облучения. Квантовый вьгход у водорода ра-. вен 82-90%.
Влияние концентрации полиэпоксипропнлкарбазола в бензольном растворе приведен н табл.l.
Влияние содержания супьфила кадмия í композиции приведено н табл.2 °
Ф о р м у л а и з о б р е т е и и я
1. Фотокаталитическая композиция дпя получения водорода, включающая супьфид кадмия, четыреххлористый титан, силикагель с нанесенным металлическим папладием, этиловый спирт и воду, отличающаяся тем, что, с целью унеличения выхода водорода, она содержит сульфид кадмия, покрытый пленкой полизпоксипропипкарбазола при следующем соотношении компонентов, мас.Х:
Супьфид кадмия, покрытый пленкой полиэпоксипропилкарбазола 0,24-0,48
Четыреххлористый титан
Силикагель с наО, 11 0,44 несенным металлическим палладием О, 38-0,86
Этиловый спирт 53,00-74,00
Вода Остальное
2. Композиция по л. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что она содержит силикагель с 0,1-0,2 мас.X иеталлического палладия.
3. Композиция по пп. 1 и 2, о т— л и ч а ю щ а я с я тем, что она содержит сульфид кадмия, покрытый пленкой полиэпоксипропилкарбаэола, полученной из бензольного раствора с концентрацией полимера (1-7) ° 10 моль/л
Влияние содержания иаппадия, нанеееаапгп на силикагепь, дано в табл.3.
Влияние содержания в композиции сипHKагpля с нанесенным на него металлическим иапладием дано н табл.4, Влияние содержания в композиции четыреххпористого титана дано в табл.5.
Влияние содержания в композиции этилового спирта дано в табл,6.
Сравнительные данные изнестного базового объекта и предлагаемой Фото. катапитической композиции даны в табл.7, I492637
Т а бл и ца I с
Состав композиции, мас. Х
Квантовый выход образования водорода, /»
Концентрация
ПЭИК в растворе, из xotoporo наносили полимер на.С4$ моль/л
TiC1 Pd/SiG С H GH
CdS (ПЭПК) 5 10
1 l0
5 10
7, 10
1 ° 10
43
82
86
0,35
0,35
0,35
0,35
0,35
0,57 59
0,57 59
0,57 59
0,57 59
0 57 59
0,22
0,22
0,22
0,22
0,22
4.
Остальное вода
ФФ
Содержание палладия 0,2% относительно массы SiG
Таблица 2
Ф
Состав композиции, мас,%
Квантовый выход образования водорода,Х
Pd/Si0 С H„GH
CdS (ПЭПК) Т Cl, 0,57 45
0,47 62
0,57 90
0,57 85
0,57 60
Таблица 3 вантовый
» ыход обPd/SiG С h OH разования
Ф молекулярного водорода, 0,57 59 63
0,57 59 82
0,57 59 90
0 57 59 88
0,57 59 89 (4
59
59
59
59
0,12
0,24
0,35
0,48
0,57
0,22
0,22
0 22
0,22
0,22
Остальное вода
ФФ
Содержание палладия 0,2% относительно массы Я С
Ф
Состав композиции,мас.%
Содержание Pd в катализаторе выделения водорода относительно массы
Si0 мас.X
CdS (ПЭПК) Т С1
0,22
0,22
0,22
0,22
0,22
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,35
0,35
0 35
0 35
0,35
Ф
Остальное вода
1492637
Т а б л н ц а 4
Состав компоэиции, мас ° Х
4Ф
Pd/Si0 CdS (IDlIK) Т1С1 лекуля рного водорода, Х
0,17
0,38
0,57
0,86
l,!4 в .Остальное вода.
4Ф
Содержание палладия 0,2Х относительно массы SxQ.
Т а б л и ц а 5
4Состав компоэиции, мас.Х
CdS (ПЭПК) Pd/SiO С Н Oh Ф
TiC1>
Остальное вода
Ф 4.
Содержание палладия .0,2Х относительно массы S10g, Таблица 6
Состав композиции,,кас.X
С Н ОН CdS (ПЭПК) Т С1
Pd/Si0
87
74
59
53
Ф
Остальное вода.
*4
Содержание палладия 0,2Х относительно массы 610
0,22
0,11
0,22
0,44
0 88
0 35
0,35
0 35
0,35
0 35
0,35
0 35
O,35
0,35
0 35
0,37
0,36
0,35
0,34
0,33
0,22
0,22
0,22
0,22
0,22
0,57
0,57
0,57
0,57
Од 57
0,24
0,23
0,22
0i21
0,20
59
59
59
59
59
59
59
59 .59
0,62
- 0,60
0,57
0,56
0,55
Квантовьй выход обраэования мо74
82
89
Квантовый выход образования водорода,Х
57
64
96
62
Квантовьй выход обраэования молекулярного водоррда, Х
53
62
10
1492М
Таблица 7
Композиция
Состав композиции
КвантовьФ вцход во;дорода, Й
По прототипу CdS+TiCI +Pd/SiO+C И OH+H О и У
ПредлагаеЪ мая CdS(fl3IIK)+TiC1 +РЬ/SiO +С H GH+ 82-90
+HcO
1 2 Ф Ю
30-40
Составитель Е. Корниенко
Редактор Л.Кузнецова Техред JI,Сердюкова Корректор В.Гирняк
Заказ 2818/ДСИ Тиран Подписное
ВНИИПИ Государственного конитета по изобретениям и открытиям при IKHT СССР
113035 ° Иоскаа, ЗЬ-35, Раувская наб., д. 4/5
Производственно-издательский на@инат "Патент" ° г.Уагород, ул. Гагарина,301
