一种富勒醇/钯纳米复合光催化剂及其制备方法、应用技术

本发明专利技术涉及光催化剂领域，公开了一种富勒醇/钯纳米复合光催化剂及其制备方法、应用，本方案中富勒醇化学式为C60(OH)

【技术实现步骤摘要】
一种富勒醇/钯纳米复合光催化剂及其制备方法、应用


[0001]本专利技术涉及光催化剂领域，尤其涉及一种富勒醇/钯纳米复合光催化剂及其制备方法、应用。

技术介绍

[0002]富勒烯是由60个碳组成的碳原子簇结构分子C60。包含有二十个六元环和十二个五元环。不同于石墨中同一平面的sp2杂化，富勒烯中的共轭π键是非平面的，因而环电流较小，芳香性也较差，显示出不饱和双键的性质。即虽然富勒烯分子中的碳原子都是超共轭的，但富勒烯整体却不是芳香性的。由于十二个五元环的存在，富勒烯需要得到额外的12个电子以形成最稳定的封闭壳体系。因而，富勒烯很容易捕获电子，是金属原子的优良寄主。富勒烯的电子
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声子和电子
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电子相互作用在预期窄带宽度的能量尺度上都很大，强电子
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电子相互作用接近莫特
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哈伯德型金属
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绝缘体跃迁。富勒醇是在富勒烯上引入羟基，目的是为了提高富勒烯的水溶性。但是只有当羟基的数目达到一定值时富勒醇才具有水溶性。通常当羟基数目达到20个以上时才具有较好的水溶性，化学性质上与富勒烯性质差不多。
[0003]富勒醇由于引入的供电子基团
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OH而使得富勒烯本身的电负性降低，所以富勒醇既保存了富勒烯本身的加成活性，又降低了对生物体的毒性，大大提高了生物相容性。所以富勒醇及其复合材料在抗氧化能力、药物载体、高分子材料、太阳能电池和质子导体等方面都有一定的应用价值。在众多的助催化剂中，对光催化性能提升效果最明显的就是Pt、Pd、Au等。Pd凭借自身的优异的特性和理化性质以及对于主体催化剂反应活性的显著提升等优点，被广泛应用于光解水产生氢气、CO2还原的领域。但目前拥有的Pd催化剂催化效率较差，在CO2还原领域的反应速度也较慢。
[0004]公开号CN113173575A公开了一种铜纳米颗粒/富勒醇纳米复合材料及其制备方法和应用，属于纳米材料
本专利技术利用富勒烯作为基体，对富勒烯进行羟基化改性从而得到富勒醇，后通过激光光还原将氯化铜中的铜离子还原为铜纳米颗粒并稳定负载在富勒醇的表面，制备得到的铜纳米颗粒/富勒醇复合材料。但在其并不应用于CO2还原的领域。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种富勒醇/钯纳米复合光催化剂及其制备方法、应用。本专利技术通过富勒醇与钯复合，制备出的富勒醇与钯纳米复合光催化剂尺寸均匀、结晶度好，具有催化效率高，催化速率快的特点；制得的富勒醇与钯纳米复合光催化剂中钯金属颗粒的平均粒径为3
‑
4nm，富勒醇易容易捕获电子。
[0006]本专利技术的具体技术方案为：一种富勒醇/钯纳米复合光催化剂，所述富勒醇化学式为C60(OH)
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.8H2O，所述钯纳米颗粒的平均粒径为3
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4nm。
[0007]本专利技术通过富勒醇与钯复合，制备出尺寸均匀、结晶度好的富勒醇与钯纳米复合光催化剂，钯金属颗粒的平均粒径为3
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4nm，富勒醇与钯纳米颗粒之间存在较强的相互作用，且存在电子转移，具有催化效率高，催化速率快的特点，钯纳米颗粒均匀负载于富勒醇，
制得的富勒醇与钯纳米复合光催化剂中，富勒醇易容易捕获电子，可以是金属原子的优良寄主。
[0008]本专利技术还提出了一种上述富勒醇/钯纳米复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)按照摩尔比为1：350
‑
390将C60加入到溶剂A中得混合液A，再将混合液A与H2O2混合，得到混合液B，所述混合液B中C60与H2O2的按摩尔比为1:320
‑
370。
[0009](2)将混合液B与TBAH混合，加热反应后制得富勒醇C60(OH)
44
.8H2O粗产品；(3)将步骤(2)所得C60(OH)
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.8H2O粗产品用异丙醇、乙酸乙酯、正己烷的混合溶液处理得到淡黄色沉淀，清洗干燥得富勒醇C60(OH)
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.8H2O；(4)将富勒醇与四氯钯酸钠分散至溶剂B，光照条件下反应2～3h，用异丙醇、乙酸乙酯、正己烷混合溶液处理，清洗干燥得制得富勒醇/钯纳米复合光催化剂。
[0010]TBAH作为相转移催化剂，可以提高产物的转化率和收率。异丙醇、乙酸乙酯、正己烷的混合溶液促进富勒醇C60(OH)
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.8H2O重结晶的作用。
[0011]作为优选，步骤(1)中，溶剂A为1，2，4
‑
三甲苯。
[0012]富勒烯在1，2，4
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三甲苯中溶解性更大，从而促进更充分的反应。
[0013]作为优选，步骤(2)中，所述加热方法为水浴或油浴，温度为60
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80℃，反应时间为15
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17h。
[0014]作为优选，步骤(3)中，所述的清洗方法为用去离子水和甲醇交替清洗，所述的干燥条件为室温下真空干燥8
‑
10小时。
[0015]作为优选，步骤(3)中，所述混合溶液中异丙醇、乙酸乙酯、正己烷的质量比为5：3.8
‑
4.2：4.8
‑
5.2。
[0016]当异丙醇、乙酸乙酯、正己烷混合溶液的浓度比例不在本范围时，富勒醇C60(OH)
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.8H2O重结晶效果变差。
[0017]作为优选，步骤(4)中，所述的富勒醇与Na2PdCl4的摩尔比1：6.5～7.5；所述溶剂B为浓度2.0
‑
2.5mol/L的甲醇溶液，富勒醇在溶剂B中的浓度为1.5
‑
2.0g/L。
[0018]甲醇充当还原剂参与反应。
[0019]作为优选，步骤(4)中，所述光照条件下反应：室温条件下，在可见光条件下搅拌，反应时间为2
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3h。
[0020]反应时间对Pd的尺寸，负载量有很大影响，当反应时间过长时，负载的金属钯颗粒过大，反应时间过短，负载效果不理想。
[0021]作为优选，步骤(4)中，所述混合溶液中异丙醇、乙酸乙酯、正己烷的质量比为5：3.8
‑
4.2：4.8
‑
5.2。
[0022]本专利技术还公开了上述的富勒醇/钯纳米复合光催化剂用于CO2光催化还原。
[0023]与现有技术对比，本专利技术的有益效果是：(1)可有效的延缓和阻碍光生电子
‑
空穴对复合，从而达到较好的光催化的效果。
[0024](2)制备出的富勒醇与钯纳米复合光催化剂尺寸均匀、结晶度好，具有催化效率高，催化速率快的特点；制得的富勒醇与钯纳米复合光催化剂中钯金属颗粒的平均粒径为3
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4nm，富勒醇易容易捕获电子；(3)绿色环保，可循环利用。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例1制得富勒醇/钯纳米复合光催化剂的XRD图。
[0026]图2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种富勒醇/钯纳米复合光催化剂，其特征在于，所述富勒醇化学式为C60(OH)
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.8H2O，所述钯纳米颗粒的平均粒径为3
‑
4nm。2.一种如权利要求1所述的富勒醇/钯纳米复合光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）按照摩尔比为1：350
‑
390将C
60
加入到溶剂A中得混合液A，再将混合液A与H2O2混合，得到混合液B，所述混合液B中C
60
与H2O2的按摩尔比为1:320
‑
370；（2）将混合液B与TBAH混合，加热反应后制得富勒醇C60(OH)
44
.8H2O粗产品；（3）将步骤（2）所得C60(OH)
44
.8H2O粗产品用异丙醇、乙酸乙酯、正己烷的混合溶液处理得到淡黄色沉淀，清洗干燥得富勒醇C60(OH)
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.8H2O；（4）将富勒醇与四氯钯酸钠分散至溶剂B，光照条件下反应，用异丙醇、乙酸乙酯、正己烷混合溶液处理，清洗干燥得制得富勒醇/钯纳米复合光催化剂。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，溶剂A为1，2，4
‑
三甲苯。4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：高鹏，吴文博，
申请(专利权)人：杭州师范大学，
类型：发明
国别省市：