本發(fā)明涉及一種產(chǎn)氫光觸媒基板及其制造方法，其可用于簡化純化步驟且提升產(chǎn)氫效率，適用于大量商品化制作。

背景技術(shù)：

1、隨著氣候變遷、全球暖化、空氣污染及能源燃料短缺等相關(guān)議題受到關(guān)注，近年來世界各國均積極尋找潔凈的再生能源來取代化石燃料，以減緩來自于傳統(tǒng)能源生產(chǎn)所衍生的環(huán)境污染問題。

2、氫能由于具有能量密度高、潔凈、可儲(chǔ)存、可運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)已成為各國發(fā)展的主要目標(biāo)之一。目前氫能的生產(chǎn)主要使用石化燃料進(jìn)行高溫蒸氣重組反應(yīng)來獲得，但在過程中將會(huì)釋放溫室氣體例如co2及其他有機(jī)污染物，嚴(yán)重影響到人類的生存環(huán)境。

3、因此，開發(fā)環(huán)保的光催化技術(shù)來解決當(dāng)今人類面臨的環(huán)境污染和能源危機(jī)是一大課題。

4、環(huán)保的光催化技術(shù)目前存在通過光催化反應(yīng)分解水來制備氫氣，以將低能量密度的太陽能轉(zhuǎn)化為高能量密度的氫能。在光催化反應(yīng)中，利用光觸媒(photocatalyst)吸收光后能將電子從homo激發(fā)至lumo形成電子/空穴對，homo的空穴具有接收電子的氧化能力，lumo則具有提供電子的還原能力，激發(fā)到lumo的電子容易落回homo而失去活性，故輔以金屬助催化劑(cocatalyst)引導(dǎo)/捕捉lumo的激發(fā)態(tài)電子，以降低電子/空穴復(fù)合的速率，進(jìn)而提高觸媒活性，當(dāng)水分別與電子/空穴發(fā)生還原/氧化反應(yīng)，可得到h2(g)/o2(g)產(chǎn)物。

5、在光催化技術(shù)的現(xiàn)有應(yīng)用中，石墨相氮化碳(g-c3n4)是一種2d層狀非金屬光觸媒，因光觸媒不溶于溶劑，在進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)時(shí)，必須持續(xù)攪拌才能使光觸媒保持均勻懸浮，并讓各個(gè)光觸媒可以更平均地吸收光能。此操作方式需要搭配攪拌設(shè)備，且需要耗用大量溶劑，因此不利于大量的商品化運(yùn)轉(zhuǎn)，且因光沉積反應(yīng)是在懸浮液狀態(tài)下進(jìn)行，若濃度太高會(huì)不利于光觸媒分散，濃度太低則會(huì)降低光沉積效率。此外，此制程需要經(jīng)過反復(fù)的純化步驟，借以將未反應(yīng)完的起始物或是反應(yīng)完的副產(chǎn)物移除。但因光觸媒材料為納米級尺寸(20～200nm)，必須通過離心制程才能有效收集，使得純化效率受到限制。

6、因此，仍需要開發(fā)一種可簡化純化步驟的產(chǎn)氫光觸媒制造方法以及可提升產(chǎn)氫效率的產(chǎn)氫光觸媒。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種產(chǎn)氫光觸媒基板及其制造方法，其可簡化純化步驟且提升產(chǎn)氫效率，適用于大量商品化制作。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種制造產(chǎn)氫光觸媒基板的方法，包括提供基板，混合多孔黏合劑和光觸媒，以形成光觸媒溶液；將光觸媒溶液涂布于基板上以在基板上形成平板化光觸媒；制備金屬助催化劑溶液并施用于平板化光觸媒上；執(zhí)行光沉積處理以形成產(chǎn)氫光觸媒基板；純化產(chǎn)氫光觸媒基板。在執(zhí)行光沉積處理之后，自金屬助催化劑溶液中析出的金屬會(huì)附著在光觸媒的表面，且該金屬的濃度分布自平板化光觸媒的頂表面向下減少。

3、作為可選的技術(shù)方案，多孔黏合劑和該光觸媒的重量比介于0.5-2的范圍內(nèi)。

4、作為可選的技術(shù)方案，光觸媒溶液涂布于該基板上的涂布密度小于0.9mg/cm2。

5、作為可選的技術(shù)方案，金屬助催化劑溶液包括h2ptcl6·6h2o、k2ptcl4、k2ptcl6、pt(no3)2、pt(so4)2、na2ptcl6、或pt(nh3)2(no2)2。

6、作為可選的技術(shù)方案，多孔黏合劑包括sio2、cao·al2o3或沸石。

7、作為可選的技術(shù)方案，光觸媒為g-c3n4。

8、此外，本發(fā)明還提供一種產(chǎn)氫光觸媒基板，其包括基板、平板化光觸媒和金屬。平板化光觸媒位于基板上，其包括多孔黏合劑以及透過多孔黏合劑彼此連接于基板上的光觸媒。金屬位于光觸媒的表面。平板化光觸媒在垂直基板的方向上具有厚度，且金屬的濃度分布自平板化光觸媒的頂表面向下減少。

9、作為可選的技術(shù)方案，產(chǎn)氫光觸媒基板具有小于5wt％的金屬負(fù)載量。

10、作為可選的技術(shù)方案，金屬在平板化光觸媒的底表面向上55％至100％厚度的第一厚度區(qū)間中具有大于40％的金屬濃度分布比例。

11、作為可選的技術(shù)方案，金屬在平板化光觸媒的底表面向上15％至68％厚度的第二厚度區(qū)間中具有在20％至40％的金屬濃度分布比例。

12、作為可選的技術(shù)方案，金屬在平板化光觸媒的底表面向上30％厚度以內(nèi)的第三厚度區(qū)間中具有小于20％的金屬濃度分布比例。

13、作為可選的技術(shù)方案，多孔黏合劑和該光觸媒的重量比介于0.5-2的范圍內(nèi)。

14、作為可選的技術(shù)方案，金屬包括pt、cu、ru、ni、co、fe、pd、au、ag或ir。

15、作為可選的技術(shù)方案，多孔黏合劑包括sio2、cao·al2o3或沸石。

16、作為可選的技術(shù)方案，光觸媒為g-c3n4。

17、作為可選的技術(shù)方案，產(chǎn)氫光觸媒基板具有大于900umol/h/g的析氫反應(yīng)。

18、本發(fā)明提供的產(chǎn)氫光觸媒基板及其制造方法，可提升光沉積效率，簡化純化步驟且提升產(chǎn)氫效率，適用于大量商品化制作。

19、以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。

技術(shù)特征：

1.一種制造產(chǎn)氫光觸媒基板的方法，其特征在于包括：

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該多孔黏合劑和該光觸媒的重量比介于0.5-2的范圍內(nèi)。

3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該光觸媒溶液涂布于該基板上的涂布密度小于0.9mg/cm2。

4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該金屬助催化劑溶液包括h2ptcl6·6h2o、k2ptcl4、k2ptcl6、pt(no3)2、pt(so4)2、na2ptcl6、或pt(nh3)2(no2)2。

5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該多孔黏合劑包括sio2、cao·al2o3或沸石。

6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該光觸媒為g-c3n4。

7.一種產(chǎn)氫光觸媒基板，其特征在于包括：

8.如權(quán)利要求7所述的產(chǎn)氫光觸媒基板，其特征在于，該產(chǎn)氫光觸媒基板具有小于5wt％的金屬負(fù)載量。

9.如權(quán)利要求7所述的產(chǎn)氫光觸媒基板，其特征在于，該金屬在該平板化光觸媒的底表面向上55％至100％厚度的第一厚度區(qū)間中具有大于40％的金屬濃度分布比例。

10.如權(quán)利要求7所述的產(chǎn)氫光觸媒基板，其特征在于，該金屬在該平板化光觸媒的底表面向上15％至68％厚度的第二厚度區(qū)間中具有在20％至40％的金屬濃度分布比例。

11.如權(quán)利要求7所述的產(chǎn)氫光觸媒基板，其特征在于，該金屬在該平板化光觸媒的底表面向上30％厚度以內(nèi)的第三厚度區(qū)間中具有小于20％的金屬濃度分布比例。

12.如權(quán)利要求7所述的產(chǎn)氫光觸媒基板，其特征在于，該多孔黏合劑和該光觸媒的重量比介于0.5-2的范圍內(nèi)。

13.如權(quán)利要求7所述的產(chǎn)氫光觸媒基板，其特征在于，該金屬包括pt、cu、ru、ni、co、fe、pd、au、ag或ir。

14.如權(quán)利要求7所述的產(chǎn)氫光觸媒基板，其特征在于，該多孔黏合劑包括sio2、cao·al2o3或沸石。

15.如權(quán)利要求7所述的產(chǎn)氫光觸媒基板，其特征在于，該光觸媒為g-c3n4。

16.如權(quán)利要求7所述的產(chǎn)氫光觸媒基板，其特征在于，該產(chǎn)氫光觸媒基板具有大于900umol/h/g的析氫反應(yīng)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種產(chǎn)氫光觸媒基板及其制造方法。制造產(chǎn)氫光觸媒基板的方法包括提供基板；混合多孔黏合劑和光觸媒，以形成光觸媒溶液；將光觸媒溶液涂布于基板上以在基板上形成平板化光觸媒；制備金屬助催化劑溶液并施用于平板化光觸媒上；執(zhí)行光沉積處理以形成產(chǎn)氫光觸媒基板；以及純化產(chǎn)氫光觸媒基板。在執(zhí)行光沉積處理之后，金屬助催化劑溶液中的金屬會(huì)附著在光觸媒的表面，且金屬的濃度分布自平板化光觸媒的頂表面向下減少。本發(fā)明的制造產(chǎn)氫光觸媒基板的方法可簡化純化步驟且提升產(chǎn)氫效率，適用于大量商品化制作。

技術(shù)研發(fā)人員：王瑋皜,伊姆朗
受保護(hù)的技術(shù)使用者：明基材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15