一种NaYF4/TpPa-1复合材料的制备及光解水制氢制造技术

本发明专利技术涉及一种NaYF4/TpPa

【技术实现步骤摘要】
一种NaYF4/TpPa
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1复合材料的制备及光解水制氢


[0001]本专利技术涉及一种NaYF4/TpPa
‑
1复合材料的制备及光解水制氢。

技术介绍

[0002]目前，随着全球经济的快速发展以及全球人口数量的不断增长，对全球能源的需求不断加大，能源短缺和环境污染成为了全球人民共同面临的问题。在这种背景下，寻找清洁和可再生能源来代替日益枯竭的化石能源变得更加紧迫。氢能由于具有能量密度高、无碳排放的等优点，被认为是解决全球能源危机最有前途的能源之一。通过太阳能裂解水析氢无疑是一种最为清洁有效的方式。但现有光催化剂对可见光谱响应过窄，限制了太阳能的利用。因此开发一种能最大程度利用可见光的新型高效光催化剂显得迫在眉睫。
[0003]上转换纳米颗粒通常由镧系无机基质以及镶嵌在其中的稀土掺杂离子。掺杂的UCNPs与光催化剂的合理集成产生了复合材料，在复合材料中发挥各自的功能将使光催化充分捕获太阳光成为可能。
[0004]共价有机框架(Covalent Organic Frameworks，简称 COFs)是一种多孔的晶态的聚合物，它是由H、C、O、B、N等轻质元素组成的且有共价键的方式链接，具有模块化、多孔性、结晶度和结构可调性以及半导体特性，使得COFs在气体吸附和分离、催化、传感、储能、光电转换等多个领域表现出极具潜力的应用前景并被广泛的开发。然而，单独组分的COFs光催化剂存在可见光利用率低问题，这限制了COFs光催化剂制氢活性的进一步提高。因此，研制一种光催化分解水制氢效率高的材料成为了研究热点。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是要解决现有材料光催化分解水制氢效率不高的问题，而提供一种NaYF4/TpPa
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1复合材料的制备方法及光解水制氢应用。
[0006]本专利技术的一种NaYF4/TpPa
‑
1复合材料的制备方法是按以下步骤完成的：一、NaYF4/TpPa
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1复合材料的制备：将对苯二胺，1,3,5
‑
三醛基间苯三酚加入研钵中，在研钵中边研磨边滴加含有NaYF4:Yb,Er,Tm的正己烷溶液，将研磨好的固体粉末转入到耐热玻璃管中，并依次加入1,4
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二氧六环和1,3,5
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三甲苯溶液，在超声频率为35~45 KHz的条件下超声处理30~35 min，随后加入3 mol
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L
‑1醋酸溶液，在液氮浴中进行三次冻融循环脱气，密封后于120℃中加热72h，过滤并用四氢呋喃洗涤数次，干燥得到NaYF4/TpPa
‑
1复合材料；步骤一中所述NaYF4:Yb,Er,Tm与TpPa
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1的质量比为0.05:1
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0.25:1；步骤一中所述对苯二胺和1,3,5
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三醛基间苯三酚的摩尔比为3:2；步骤一中所述1,4
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二氧六环、1,3,5
‑
三甲苯和醋酸体积比1.5:1.5:0.5；步骤一中所述使用的含有NaYF4:Yb,Er,Tm的正己烷溶液的浓度为0.2 mol
·
L
‑1；步骤一中所述含有NaYF4:Yb,Er,Tm的正己烷溶液滴加速度为0.5ml/min；步骤一中所述密封后于120℃中加热72 h；
本专利技术的有益效果：本专利技术采用溶剂热法，以对苯二胺和1,3,5
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三醛基间苯三酚为原料，成功合成了TpPa
‑
1，但是该材料在可见光下分解水产氢效率较低，仅为1.04 mmol
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h
‑1·
g
‑1。因此该专利技术将TpPa
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1与上转换材料NaYF4进行复合，合成了一种新的复合材料NaYF4/TpPa
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1，该材料有效的提高了光解水制氢性能，NaYF4/TpPa
‑
1复合材料的光解水产氢效率为5.74~12.42 mmol
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h
‑1·
g
‑1。
附图说明
[0007]图1为NaYF4/TpPa
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1材料的X
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射线粉末衍射图；图2为NaYF4TpPa
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1材料的光催化分解水产氢性能图。
具体实施方式
[0008]下面用实施例对本专利技术进行进一步说明，这些实施例仅对本专利技术的方法进行说明，对本专利技术的适用范围无任何限制。
[0009]实施例1：本实施方式的一种NaYF4/TpPa
‑
1材料的制备是按以下步骤完成的：一、NaYF4:Yb,Er,Tm纳米粒子的制备：首先将RE(OA)3、氟化钠、油酸以及十八烯加入到三颈烧瓶中，在真空状态下搅拌加热到110℃，保持30 min以除去水蒸气和氧气。然后将温度升高到300℃，并N2状态下保持1.5 h。在冷却到室温状态下，所合成的NaYF4:Yb,Er,Tm纳米粒子用乙醇洗几次。最终纳米粒子分散在5 mL正己烷中。
[0010]步骤一中所述RE(OA)3混合物的组成为79.5% Y
3+ 18% Yb
3+ 2% Er 3+ 0.5% Tm
3+
；步骤一中所述RE(OA)3、氟化钠的摩尔比为1:12；步骤一中所述的油酸与十八烯的体积比为1:1；步骤一中所述RE(OA)3与油酸的摩尔与体积比为1mmol：15ml；步骤一中所述含有NaYF4:Yb,Tm,Er的正己烷溶液的浓度为0.2 mol
·
L
‑1；二、NaYF4/TpPa
‑
1复合材料的制备：将对苯二胺，1,3,5
‑
三醛基间苯三酚和分散在正己烷溶液中的NaYF4:Yb,Tm,Er依次加入研钵中，在研钵中研磨均匀后转入到耐热玻璃管中，随后依次加入1,4
‑
二氧六环和1,3,5
‑
三甲苯溶液，在超声频率为35~45 KHz的条件下超声处理30~35 min，随后加入醋酸溶液，在液氮浴中进行三次冻融循环脱气，密封后于120~150℃中加热72~120 h，过滤并用四氢呋喃洗涤数次，干燥得到NaYF4/TpPa
‑
1复合材料；步骤二中所述NaYF4:Yb,Tm,Er与TpPa
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1的质量比为0.05:1
‑
0.25:1；步骤二中所述对苯二胺和1,3,5
‑
三醛基间苯三酚的摩尔比为3:2；步骤二中所述1,4
‑
二氧六环、1,3,5
‑
三甲苯和醋酸体积比1.5:1.5:0.5；步骤二中所述使用的含有NaYF4:Yb,Tm,Er的正己烷溶液的浓度为0.2 mol
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L
‑1；步骤二中所述含有NaYF4:Yb,Tm,Er的正己烷溶液滴加速度为0.5ml/min；步骤二中所述密封后于120本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种NaYF4/TpPa
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1复合材料的制备，其特征在于该方法按以下步骤进行：一、NaYF4/TpPa
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1复合材料的制备：将对苯二胺，1,3,5
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三醛基间苯三酚加入研钵中，在研钵中边研磨边滴加含有NaYF4:Yb,Tm,Er的正己烷溶液，将研磨好的固体粉末转入到耐热玻璃管中，并依次加入1,4
‑
二氧六环和1,3,5
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三甲苯溶液，在超声频率为35~45 KHz的条件下超声处理30~35 min，随后加入3 mol
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‑1醋酸溶液，在液氮浴中进行三次冻融循环脱气，密封后于120℃中加热72h，过滤并用四氢呋喃洗涤数次，干燥得到NaYF4/TpPa
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1复合材料。2.根据权利要求1所述的一种NaYF4/TpPa
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1复合材料的制备，其特征在于步骤一中所述NaYF4:Yb,Tm,Er与TpPa
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1的质量比为0.05:1

【专利技术属性】
技术研发人员：张凤鸣，刘宇涵，孙晓君，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：