一种单位点过渡金属共价有机框架光催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术属于功能材料技术领域，具体为一种单位点过渡金属共价有机框架光催化剂及其制备方法。本发明专利技术采用溶剂热条件下的一锅法制备策略，以5,5'‑二氨基‑2,2'‑联吡啶、多醛基功能化单体和过渡金属盐类为反应原料，在过渡金属与2,2'‑联吡啶配位的同时，通过醛胺缩合反应将其聚合成为高度有序的共价有机框架结构。该方法制备得到的光催化剂，可使共价有机框架的光吸收范围拓展到近红外区间，提高了全光谱范围的光子捕获能力，降低了光生电子/空穴的复合几率，显著提高了光催化转换的效率。本发明专利技术方法操作简单、过程可控，所制备的材料结构明确，利用太阳能催化分解水产生氢气的效率高，使再生资源转换为清洁能源，具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种单位点过渡金属共价有机框架光催化剂及其制备方法
本专利技术属于功能材料
，具体涉及一种单位点过渡金属共价有机框架光催化剂及其制备方法。
技术介绍
自蒸汽机专利技术以来，工业化进程快速发展，化石能源的使用不断扩大，带来了一系列问题，例如：环境污染、温室效应等。利用高效的清洁能源，不仅是人类社会可持续发展的要求，而且也高度切合我们国家的战略发展愿景。氢气是一种高效清洁能源，燃烧后产物为水，但是目前氢气主要通过煤炭气化、重油及天然气水蒸气催化转化、电解水等方法制备，这些方案虽然已经工业化，但仍面临大量消耗化石能源的问题。光催化产氢技术是利用清洁的太阳能催化分解水制备氢气，相比于其他产氢技术，设备简单，投资成本低，为廉价绿色制备氢气提供了可能。目前已有许多无机半导体材料，如TiO2、CdS、KNbO3等被应用于光催化产氢技术的研究，但是无机材料普遍面临太阳能利用效率低，光吸收范围窄，光生电子/空穴易复合等问题。利用半导体性质的共价有机框架作为光催化剂，引起了人们的广泛关注。相比于传统的无机半导体材料，共价有机框架具有可调控的构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单位点过渡金属共价有机框架光催化剂的制备方法，其特征在于，采用溶剂热条件下的一锅法，具体步骤如下：以5,5'-二氨基-2,2'-联吡啶、多醛基取代的功能单体和过渡金属盐为原料，在一定条件下，过渡金属离子与2,2'-联吡啶上的N原子络合形成催化单位点，得到金属络合物；同时该金属络合物通过醛胺缩合反应，可逆共价键连接构筑单位点的过渡金属联吡啶共价有机框架，记为Bp(M)-COFs，其中M代表过渡金属离子Ni、Co、Mn、Fe、Zn中的一种或者几种。/n

【技术特征摘要】
1.一种单位点过渡金属共价有机框架光催化剂的制备方法，其特征在于，采用溶剂热条件下的一锅法，具体步骤如下：以5,5'-二氨基-2,2'-联吡啶、多醛基取代的功能单体和过渡金属盐为原料，在一定条件下，过渡金属离子与2,2'-联吡啶上的N原子络合形成催化单位点，得到金属络合物；同时该金属络合物通过醛胺缩合反应，可逆共价键连接构筑单位点的过渡金属联吡啶共价有机框架，记为Bp(M)-COFs，其中M代表过渡金属离子Ni、Co、Mn、Fe、Zn中的一种或者几种。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，具体操作流程如下：
（1）将0.00001~6mol5,5'-二氨基-2,2'-联吡啶与0.00001~6mol多醛基单体加入到耐热玻璃管中；再加0.05~100mL，0.01~10mol/L酸溶液；加入0.01-2mol/L过渡金属离子源的溶液0.05~100mL；加入0.1~10000mL的有机溶剂；
（2）冻融脱气，采用常用油泵抽气，去除反应体系的空气，密闭后将玻璃管放入到45~150℃的烘箱中，静置1-7天；
（3）取出玻璃管待其降到室温后，将产物取出，过滤，采用四氢呋喃洗涤，抽干后得到固体粉末；
（4）然后放到索氏提取装置中，加热至8...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭佳，张华磊，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海;31