一种光催化重整生物质衍生物并制氢的半导体光催化剂
能源是当今社会赖以生存和发展的基础，也是制约国民经济发展和衡量综合国力的指 标， 对国家安全的作用举足轻重， 始终是世界各国优先发展的战略领域。 目前， 传统化石 能源如煤炭、石油和天然气的利用效率低、环境污染严重以及逐渐匮乏将不能适应未来社会高效、 清洁、 经济、 安全能源体系的要求。 因此， 能源发展正面临巨大的挑战和压力。 同时，人类对全球性环境问题如气候变化和环境污染的关注使得未来能源生产与利用更加 注重环境和生态效应。 所以发展可再生能源将成为下个世纪的重要议题之一。目前， 化石燃料 £氢是工业上的主要途径， 除了化石燃料制氢外， 还有电解水制氢。 虽以化石资源制氢的现有工艺技术成熟， 生产成本也较低， 但资源有限且不可再生。从长 远观点看，这不符合可持续发展的需要。如果能用太阳能来制氢，那就等于把无穷无尽的、 分散的太阳能转变成了高度集中的干净能源了， 其意义十分重大。 目前利用太阳能分解水 制氢的方法有太阳能热分解水制氢、太阳能发电电解水制氢、太阳光催化光解水制氢、太 阳能生物制氢等等。生物质是地球上最广泛存在的物质， 它包括所有动物、植物和微生物以及由这些有生 命物质派生、 排泄和代谢的许多有机质。 各种生物质都具有一定能量。 以生物质为载体、 由生物质产生的能量便是生物质能。因此研制高效、低成本的太阳能制氢技术对于改善能源结构， 保护生态环境， 推动经 济及社会的可持续发展都具有重大和深远的战略意义。
本文要解决的第一个技术问题在于提供一种用于光催化重整生物质衍生物并制氢的半导体光催化剂。第二个技术问题在于提供一种上述半导体光催化剂的制备方法。 第三个技术问题在于提供一种利用上述半导体光催化剂光催化重整 生物质衍生物并制氢的方法。为解决的一个技术问题，发明了一种用于光催化重整生物质衍生物制氢的半导体 光催化剂， 包括如下技术特征：该半导体光催化剂的 子组成比为 M〜N-AX ; 一。所述半导体光催化剂的原子组成比为 Ti02-M〜N-Ax、 Sn02-M〜N-Ax或 ΖηΟ-Μ〜Ν-Αχ。 所述生物质衍生物为三乙醇胺、 三乙胺、 甲醇、 乙醇、 丙醇、 丁醇、 乙 二醇、 丙三醇、 葡萄糖、 蔗糖、 果糖、 麦芽糖或甘露糖。 为解决上述第二个技术问题， 本发明半导体光催化剂 Μ〜Ν-ΑΧ的制备方法， 包括如 下步骤：
1 ) 在反应器中， 加入由 II〜VI族元素 或 III〜V族元素组成的量子点；
2 ) 向反应器中加入钴、 镍、 铁、 铜、 铬、 钯、 铂、 钌、 铑、 铱、 金或银的盐或配合 物溶液中的一种或两种以上元素， 得到混合溶液 Α;
3 ) 向上述混合溶液 Α中加入生物质衍生物的水溶液， 得到混合溶液 B;
4) 调节混合溶液 B的 pH值为 3~10, 得到混合溶液 C; 所述调节 pH的方法为： 向 上述混合溶液 B滴加 Imol/L NaOH或 1 mol/L HC1。
5 )将惰性气体通入步骤 4) 的溶液 C中， 或者将上述反应器抽真空； 在惰性气体或真 空氛围中， 用紫外光、可见光或紫外光和可见光的混合光束照射反应器， 原位制得原子组 成比为 M〜N-AX的半导体催化剂。
为解决第三个问题，发明了一种利用半导体光催化剂 M〜N-AX光催化重整 生物质衍生物并制备氢气的方法， 包含如下步骤：
1 ) 在反应器中， 加入由 π〜νι或 πι〜ν族元素组成的量子点；
2) 再向反应器中加入下列物质中的一种或多种： 钴的盐、 镍的盐、 铁的盐、 钴的配 合物、 镍的配合物、 铁的配合物、 铜的盐、 铬的盐、 或钯、 铂、 钌、 铑、 铱、 金、 银的盐， 得到混合溶液 Α;
3 ) 向上述混合溶液 Α中加入生物质衍生物的水溶液， 得到混合溶液 B;
4) 调节混合溶液 B的 pH值为 3~10, 得到混合溶液 C; 所述调节 pH的方法为： 向 上述混合溶液 B滴加 1 mol/L NaOH或 1 mol/L HC1。 +
5 )将惰性气体通入步骤 4) 的溶液 C中， 或者将上述反应器抽真空； 在惰性气体或真 空氛围中， 用紫外光、可见光或紫外光和可见光的混合光束照射反应器， 原位生成的催化 剂即可光催化重整生物质衍生物并制备氢气。