一种具有光催化性能的微孔型铜‑锗硫化物及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有光催化性能的微孔型铜‑锗硫化物及其制备方法。一种具有光催化性能的微孔型铜‑锗硫化物的化学名称为四质子化三乙烯四胺硫代锗酸铜。制备方法是通过溶剂热合成方法生长出的晶体，以GeO2、CuO和S为原料，GeO2、CuO和S的摩尔比为0.22:0.19:2.85，采用三乙烯四胺作溶剂，在170～180℃下反应9天。得到黄色四方片状状晶体，经冷却，乙醇洗涤，常温干燥，即为化合物四质子化三乙烯四胺硫代锗酸铜。本发明专利技术的优点：本发明专利技术所采用的制备方法具有工艺简单和重复性好等优点。该材料的优点是难溶于一般的溶剂。

【技术实现步骤摘要】
一种具有光催化性能的微孔型铜-锗硫化物及其制备方法
本专利技术涉及一种具有光催化性能的微孔型化合物，具体是一种具有光催化性能的微孔型铜-锗硫化物及其制备方法。
技术介绍
氢能是一种最理想的无污染的绿色能源，主要原因为氢燃烧的产物是水和热，是真正意义上的清洁能源和可持续能源。根据氢气作为燃料，可应用于航天、焊接、航天、军事等方面，而它的还原性可用于冶炼某些金属材料等方面。但制备氢气的常规方法是电解水，需要相当大的电能供给，成本极高，因此，寻求方便而廉价的方法制备氢气，则是人们梦寐以求的愿望。在1972年，日本学者藤屿和本多两位教授首次报导TiO2半导体催化分解水产生氢气这一现象后，揭示了利用太阳光直接分解水制氢的可能性，开辟了利用太阳能光解水制氢的研究道路。目前，对于光解水制氢的研究，主要集中在二氧化钛、过渡金属氧化物、钙钦矿型层状氧化物等含氧半导体光催化剂上，但这些含氧化合物的能隙通常大于3.0eV,由此决定这些含氧半导体只能响应波长小于400nm的仅占太阳辐射3-4％紫外光，对太阳能的利用率相当低，而在可见光范围(太阳光总能量的47％左右)内无响应，这极大地限制了它们在可见光照射下光催化制氢的应用。硫属原子(S、Se、Te)的3p价带的位置较高,硫属化合物吸收可见光的范围较宽，增强了它们在可见光照射下的光催化应用。此外，二氧化钛和氧化物类型通常比表面积小，光催化活性低。因此，光催化光解水的研究重点应集中在光响应范围宽、比表面积大、量子效率高的新型光催化剂的设计和制备。基于此观点，我们采用溶剂热法合成微孔型铜-锗硫化物[C6H22N4][Cu8Ge3S12]。测试表明，其具有良好的光催化性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有光催化性能的微孔型铜-锗硫化物的制备方法。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：1.一种具有光催化性能的微孔型铜-锗硫化物：1)一种具有光催化性能的微孔型铜-锗硫化物的化学名称为四质子化三乙烯四胺硫代锗酸铜；2)结构式为化学式：[C6H22N4][Cu8Ge3S12]3)理化性质：外观为黄色四方片状晶体，无味道，难溶于有机溶剂和水。2.一种制备具有光催化性能的微孔型铜-锗硫化物-四质子化三乙烯四胺硫代锗酸铜的方法，是通过溶剂热合成方法生长出的晶体，以GeO2、CuO和S为原料，GeO2、CuO和S的摩尔比为0.22:0.19:2.85，采用三乙烯四胺作溶剂，在170～180℃下反应9天。得到黄色四方片状晶体，经冷却，乙醇洗涤，常温干燥，即为化合物四质子化三乙烯四胺硫代锗酸铜。3.化合物的确认将制备的四质子化三乙烯四胺硫代锗酸铜晶体在BrukesmartAPEXIICCD衍射仪上，用石墨单色器单色化的MoKα(λ＝0.071073nm)射线，以ω-θ方式扫描。在296K下，共收集衍射点2304。经全矩阵最小二乘法对F2进行修正结构分析用SHELXL-97软件包完成。化合物的分子式为C6H22N4Cu8Ge3S12，相对分子量为908.47g/mL,晶体为立方晶系，空间群为Pn-3n，单胞参数为a＝b＝c＝24.8906(7)，α＝β＝γ＝90°，V＝15420.8(8)，Z＝2。4.化合物结构分析在微孔型铜-锗硫化物[C6H22N4][Cu8Ge3S12]结构中，[GeS4]四面体和[CuS3]平面三角形共角相连成三维微孔型网状结构，在网内存在一维孔道，四质子化三乙四胺[C6H22N4]4+位于孔道中。5.用途光催化测量表明，微孔型铜-锗硫化物[C6H22N4][Cu8Ge3S12]具有优良的光催化性能，在模拟太阳光下的分解水制氢速率，实际观测到的制氢速率为23.4μmol/h/g。经过XRD粉末衍射的数据看，催化前后其粉末衍射花样基本相同，可以说明该化合物在催化前后没有发生结构的变化，这预示着该催化剂可以循环利用。因此，具有光催化活性的微孔型铜-锗硫化物[C6H22N4][Cu8Ge3S12]可代替常规的二氧化钛光催化剂，预计在航天、焊接、军事、冶炼金属材料高科技领域有着重要应用价值。本专利技术的优点：本专利技术所采用的材料制备方法具有工艺简单、产率高及重复性好等优点。该材料的优点是难溶于一般的溶剂。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步描述。实施例1四质子化三乙烯四胺硫代锗酸铜的制备：将GeO2(0.0228g,0.22mmol),CuO(0.0155g,0.19mmol),S(0.0911g,2.85mmol)和2ml三乙四胺分别加入到硬质玻璃管中，并把玻璃管的2端封口。在170℃的条件下保持9天，然后自然降温到室温。出现块状晶体。取出晶体样品用乙醇洗涤3次，在干燥器中干燥。产率65％(以GeO2为标准)。实施例2四质子化三乙烯四胺硫代锗酸铜的制备：将GeO2(0.0228g,0.22mmol),CuO(0.0155g,0.19mmol),S(0.0911g,2.85mmol)和2ml三乙四胺分别加入到硬质玻璃管中，并把玻璃管的2端封口。在180℃的条件下保持9天，然后自然降温到室温。出现块状晶体。取出晶体样品用乙醇洗涤3次，在干燥器中干燥。产率65％(以GeO2为标准)。将制备的四质子化三乙烯四胺硫代锗酸铜晶体在BrukesmartAPEXIICCD衍射仪上，用石墨单色器单色化的MoKα(λ＝0.071073nm)射线，以ω-θ方式扫描。在296K下，共收集衍射点2304。经全矩阵最小二乘法对F2进行修正结构分析用SHELXL-97软件包完成。化合物的分子式为C6H22N4Cu8Ge3S12，相对分子量为908.47g/mL,晶体为立方晶系，空间群为Pn-3n，单胞参数为a＝b＝c＝24.8906(7)，α＝β＝γ＝90°，V＝15420.8(8)，Z＝2。2、性能测试微孔型铜-锗硫化物[C6H22N4][Cu8Ge3S12]具有优良的光催化性能，在模拟太阳光下的分解水制氢速率，实际观测到的制氢速率为23.4μmol/h/g。经过XRD粉末衍射的数据看，催化前后其粉末衍射花样基本相同，可以说明该化合物在催化前后没有发生结构的变化，这预示着该催化剂可以循环利用。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有光催化性能的微孔型铜‑锗硫化物，其特征在于，1)一种具有光催化性能的微孔型铜‑锗硫化物的化学名称为四质子化三乙烯四胺硫代锗酸铜；3)理化性质：外观为黄色四方片状晶体，无味道，难溶于有机溶剂和水。

【技术特征摘要】
1.一种具有光催化性能的微孔型铜-锗硫化物的制备方法，其特征在于，采用溶剂热法制备：以GeO2、CuO和S为原料，其摩尔比为1:1:13，采...

【专利技术属性】
技术研发人员：周健，杨柳，周晓峰，赵荣庆，唐秋玲，谭小凤，卿苗，
申请(专利权)人：重庆师范大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85