Фотокаталитическая композиция для получения водорода

 

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-фенилендиамин перхлората, обработанного полиэтоксипропилкарбазолом 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 -тетрэметил-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-парэфенилендиамин 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-проютипу практически не фотоактивна. 1 з.п. ф-лы, 2 табл. (Л С о 0 о N2 vj

А3

СОЮЗ СОВЕTCKMX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 01 В 3/02

ГОСУДАРСТВЕ ННЬ Й КОМИТЕТ

I.0 ИЗОБРЕТЕНИ М Vi ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, (46) 23.07.92. Бюл, М 27 (21) 4698895/26 (22) 31.05.89 (71) Институт физической химии им, Л,В. Писаржевского (72) Н.Ф, Губа, А.B. Коржак, С,Я. Кучмий, А.И. Крюков и В,Д. Походенко (53) 661.961.3(088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1577241, ï. С Ol 8 З/06, 1989. (Я) ЭОТОКАТАЛИТИЧЕСКАЯ КОМПОЗИЦИЯЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА (57) Изобретение относится к фотокаталитическим композициям для получения водорода из воды под действием видимого света.Целью изобретения является расширение спектральной области светочувствительности и повышение выхода целевого продукта..

Поставленная задача решается применением фотокаталитической композиции, включаащей сульфид цинка, содержащий на поверхности слой катионорадикальной соли

N, N, N, N -тетраметил-цара-фенилендиаI I мин перхлората, обработанного полиэтоксипропилкарбазолом в количестве 0,64-6,4 мг на 1 r сульфида цинка, четыреххлористый титан, силикагель с нанесенным металлическим палладием, этиловый спирт и воду, при

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

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

„„5U „„1619627 А1 следующем содержании компонентов, мас.;(,: сульфид кадмия с нанесенной катионорадикальной солью Н, N, N, N -тетрамеI тил-пара-фенилендиамин перхлората

0.24 — 0,48; четыре хлористый титан 0.11—

0.44; силикагель с нанесенным металлическим палладием 0,38-0,8б; этиловый спирт

53 — 74; вода остальное. Причем содержание металлического палладия относительно массы силикагеля находится в пределах

0,10 — 0,20 мас.Д и концен1рация раствора полиэпоксипропилкарбазола для получения сульфида цинка r. нанесенной кат«онорадиквльной солью й, N. й, и -тетраметил-пара-! фенилендиамин перхлората. покрытых полиэпоксипропилкарбазолом, находится в пределах (1 10 )-(7 . 10 ) моль/л, В результате применения заявленной фотокаталитической композиции скорость выделения водорода под действием видимого света длинами волн от 600 до 660 нм равна 2,2 10 моль/ч, что выше н четыре раза по сравнению с прототипом. и составляет величину, равную 8,2 . 10 моль/ч при

-Ь облучении светом с длинами волн от 660 до О

700 нм, когда композиция по способу-про отипу практически не фотоактивна, 1 3.п. ф-лы, 2 табл.

Пример 1. Приготовление гетерогенного фатокатализатора.

Гетерогенный фотокатализатор — сульфид кадмия с нанесенной катион-радикальной солью ТМФДП. покрытый полимерной пленкой ПЭПК, готовят путем нанесения на поверхнбсть сульфидв кадмия катион-ради161962!

4 кальной соли N,N,N,N-тетраметил-параI I фенилендиамина перхлората

Сиз СН +

g . с10 (} . 3

СИЗ

1 из ацетоноваго.раствора при перемешивании суспензии и выдувании ацетона. Полученный таким образом порошок сульфида кадмия с нанесенным ТМФДП (CdS/ÒÌÔÄÏ) обрабатывают при перемешивэнии раствором ПЭПК в бензоле, отфильтровывают и сушат при комнатной температуре. С этой целью 2,5 г промышленного сульфида кадмия марки "для полупроводников", предварительно растертого в агатовой ступке, помещают в 10 мл ацетонового раствора ТМФДП (концентрации

1 10 моль/л, 32,3 мг в 10 мл ацетона) и . перемешивают суспензию с помощью магнитной мешалки до полного удаления аце-. тона с одновременным продуванием г зстворз зргоном, Полученный порошок сульфидз кадмия с нанесенным .ТМФДП вносят в 10 мл бензольнога раствора полизпоксипропилхзрблзолз (содержащего 0,05 г

ПЭПК молехулярны весом 1000, концентрация ПЭГ1К в растворе равна 5 10 з моль/л и перемешивают суспензию в течение 30 мин с помощью магнитной мешалки. Пооле этого 0Грзботлнннй п0рошо, сульфида кадмия отфильтрлвывз"и и сушаГ нз воздухе прн комнатной температур". Г1ричем процесс, нанесения П:Ю нз фото зтзлизатор — CdS (ТМФДП прплодили при оптимальных условиях, концентрация ПЭПК и время перемешивзни . как в прототипе), П р и е р ы 2 и 3, Гетерогенный фо окатзлнззтор -- сул.,фид кадмия с нанесенным ТМ41ДП, покрыть1й ПЭПК, готовят, кзк в примере 1, . тои лишь разницей, что варьируют конценгрзцию ТМФДП в ацетонв. а именно: 5 10 и 5 . 10 моль/л. По- лучают сульфид кадмия с содержанием

ТМФДП на его поверхности саотве гственно

6,4 и 0,64 мг/г. В примере 1 содержание

ТМФДП нз поверхности полупроводника составляла 12,8 мг на 1 r CdS.., Пример ы 4 и 5. Гетерогенный фотокаталиэатор готовят, как в примере 3, с той лишь разниц".й, что варьируют концентрацию полимера в бензоле 1 .10 и

7 ° 10-3 моль/л

П р и м о р i. Приготовление катализатора выдел ьн водорода - металлического пзллздия, ii : есенного на силикггель, Катализа гор готовят путем нанесения на силикагель хлорида палладия и последующего его восстановления до металлического. С этой целью 10 г силикагеля марки

KCK-200 зернением 0,25-0,50 мм, предварительно прокаленного в течение 4 ч при 180200 С, помещают в 100 мл спиртового раствора PdCI2 (0,10 мзс,$ 0алладия относительно массы силикагеля), осле чего выдержиаз.оТ в течение 4-5 ч при,".0"г;. Затем раствор отфильтровывают и силикагель с адсорбировзн ым Pd/SIO> нагревают при

180--200"С снз«зла в атме,.л ере воздуха, а затем в токе водорода я тече ие 2 ч. В ре15 зультате этих операций голучают силикагель с нанесенным молкодисперсным мегаллическим пзллздием, содержание которого составляет О,19 от мзды носителя

5102, 20 П р и и е р 7. Пзллздиечый катзлизагор готовят, кзк в примере 6 с той лишь рззни еи. что 10 г силикзгел помешают в

100 мл спиртового р;створа ГГ С4, содержащего 0,20 мзс,% паллздич отно .ительно

25 массы SION соответственно. LI результате получают пзлладиронзнный к;чзлиэатор с ссдержзнием пзллздия относГпельно массы слликзгеля Il,2 )%.

П риме ры 8-22. CdS!1МФДП) ПЭПК

30 по TICI< квз ° л1.икзц1:.. "x«" l:и икзгель с и:,ллздиом вносят в,с.ферп е i L и стеклянный o0(.óä дизметгом 3 м.:нзбженный магнитнои ме чзлко=, и кпзном. Затем добавля эт с 1 "сь 31энола с " до :. (, /,:пензию . ) откз "1в",ют и TE".1еГ ив 1 мин с ПомоГць о фо эвакуумного насоса и облучзки при перемешивании светом лампы накал лэния 500 Вт (it 660 нм, свстофил,.тр KC 17, линза диаметром 6 см с фокусным расс.. оян лем 8 см, 40 расстояние между лампой и зой 17 см, между линзой и реакционныr,«сосудом 8 см).

Молекулярный водород onðå л ли хроматографлчески (хромзтогрзф /1M i - МД). Скорость образования водорода о ц еделяли в

45 условиях стационарно о режим - фото реакции, который достигается чер»;, 20-30 мин после начала выделения.

Результаты испытаний фото::, тзлитических композиций для получен водорода

50 при разных условиях приготпгл<.ния и разных соотношениях компон л; ол дэны в табл. 1 и 2.

В результате применени» ззявленнай фотокаталитической кампо.iLl.Læl корость

55 выделения водорода под дейс1г,:;ем видимого света с длинами волн от 600,ип 660 нм равна 2.2 10" моль/, тс в ч.,Гырз раза выше по сравненикэ с про пн1.. . ., i; составляет величину, равную 8 1

1619627

Т аблица 1

Результаты определения скорости выделения водорода.

Содержание: Cd/TMÔÄÏ/П3ЦК 0.25 мас.ф; Т!С!4 0,22 мас. ;

Р0/Я!02 0,57 мыс, ; СгН ОН 59 мас. .

Таблица 2

Реэультаты испытания фотокаталитических композлций

59

59

59

59

59

59

74

53 облучении светом с длиной волн от 660 до

700 нм, когда компоэиция по способу-прототипу практически не фотоактивна.

Формула иэо6ретения

Фотокаталитическая композиция для получения водооода, включающая сульфид металла, содержащий на пояепхности слой реагент з, обрэботанный полиэпоксипропилкарблэолом, четь реххлооистый титан, силика!ель с !!внесенным металлическим палладием, этиловый cr ир и ваду, о т л ичающаяся тел,ч!о,c, ëüюрвсьчирения области спектряль!!ой свсточувствительности и повышения выхи а водорода, она в каче,".твe сульфилз металла содержит сульфид кадмия, а в качестве реа!ента катионорадикальную соль Ю,N,i< -тетраметил-па!э-феt,! нилендиамин перхлората, взятую в количе-, стве 0,64-6.4 мг íà 1 r сульфида кадмия, при следующем соотношении компонентов, мас. $:

5 Сульфид кадмия с.нанесенной катионрадикальной

Солью N,N.N,N -тетра-! метил-пара-фенилендиамин перхлората 0,24-0,48

10 Четыреххлористый титан 0,11-0,44

Силикагель с нанесенным металлическим палладием 0,3&-0.86

Этиловый спирт 53-74

6ода Остальное

15 2. Кпмпоэиция по и, 1. о т л и v a ю щ я яс я тем, по она содержит металлический пал! адий в количестве 0,1 -0,2ф, от массы силикагеля.