基于1,1制造技术

本发明专利技术公开一种基于1,1

【技术实现步骤摘要】
基于1,1'
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二茂铁二甲酸和Ce(III)的非贵金属配位聚合物材料及其制备和应用


[0001]本技术涉及一种基于1,1
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二茂铁二甲酸和Ce(III)的非贵金属配位聚合物材料的制备及其在光催化CO2还原领域的应用。

技术介绍

[0002]二氧化碳（CO2）是消耗化石燃料产生的主要气体之一。一方面，化石燃料是不可再生的能源，且面临着日益枯竭的危机；另一方面，大气层中过高的CO2含量导致全球气候变暖、冰川融化和海平面上升，给社会的发展和人类的生存带来了巨大的威胁。用光催化方法将CO2转换成小分子有机物（甲酸、醇类、烷烃类等有机小分子）或一氧化碳等物质，一方面能够降低大气层中的CO2含量，缓解温室效应；另一方面能够在温和条件下得到化学能源和化学燃料，缓解目前的能源危机。因此，光催化CO2还原受到了越来越多的关注。
[0003]近年来，光催化CO2还原领域取得了较大的进展，但仍存在催化效率不高的问题。因此，开发高活性的催化剂是光催化CO2还原的关键。配位聚合物材料具有结构和功能易调的特点，易于通过调控金属中心或者配体的结构提升材料的催化活性，是一种有潜力的光催化CO2还原催化剂。基于此，本申请通过简单的水热反应一步合成了基于1,1
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二茂铁二甲酸和Ce(III)的新型非贵金属配位聚合物材料[Ce2(fcd)3·
H2O]·
H2O。原料价格便宜，合成方法简单，通过简单清洗即可得到纯净的晶体。此外，单独的稀土离子Ce(III)难以在光照下催化CO2还原，但与1,1
’‑
二茂铁二甲酸配位形成配位聚合物材料[Ce2(fcd)3·
H2O]·
H2O后，表现出比较高的光催化CO2还原活性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于1,1'
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二茂铁二甲酸和Ce(III)的新型非贵金属配位聚合物材料[Ce2(fcd)3·
H2O]·
H2O及其制备方法，并且该配位聚合物材料作为催化剂用于光催化CO2反应表现出优异的催化活性。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术提供的基于1,1'
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二茂铁二甲酸和Ce(III)的非贵金属配位聚合物材料，其化学式为[Ce2(fcd)3·
H2O]·
H2O，单斜晶系，P 21/c空间群，晶胞参数a = 14.99500
ꢀÅ
，b = 10.86300
ꢀÅ
, c = 21.52500
ꢀÅ
，α= 90
°
, β= 90.3100
°
, γ= 90
°
，Z = 4, 晶胞体积V = 3506.171
ꢀÅ3；其中，fcd为1,1'
‑
二茂铁二甲酸脱去两个质子后形成的二价阴离子[Fe(C5H4COO)2]2‑
。
[0006]本专利技术提供了上述基于1,1'
‑
二茂铁二甲酸和Ce(III)的新型非贵金属配位聚合物材料[Ce2(fcd)3·
H2O]·
H2O的合成方法：通过水热法制备，将1,1
’‑
二茂铁二甲酸、铈盐、碱源和水混合后，于特定晶化温度下晶化一段时间得到。
[0007]具体的制备方法：将1,1'
‑
二茂铁二甲酸、铈盐及碱源按照摩尔比1.5:1:0～1.5在水热反应釜内胆中混合，加入10mL去离子水后搅拌，使其混合均匀；水热反应釜装备完毕后
转移至反应炉中，加热至110℃晶化1
‑
2天后缓慢冷却至室温，用水和乙醇交替洗涤，得到基于1,1
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二茂铁二甲酸和Ce(III)的非贵金属配位聚合物材料[Ce2(fcd)3·
H2O]·
H2O。
[0008]进一步的，所述碱源为氢氧化锂、氢氧化钾或三乙醇胺（TEOA）中的一种；所述铈盐，即为Ce(NO3)3·
6H2O。
[0009]进一步的，搅拌时间为60分钟；缓慢冷却的冷却速率为0.05℃/min。
[0010]本专利技术提供了上述基于1,1'
‑
二茂铁二甲酸和Ce(III)的非贵金属配位聚合物材料[Ce2(fcd)3·
H2O]·
H2O在光催化CO2还原领域的应用。具体的：将配位聚合物材料[Ce2(fcd)3·
H2O]·
H2O分散于牺牲剂和光敏剂存在的体系中，经可见光照射还原CO2生成CO、HCOOH及H2。
[0011]本申请所述技术方案的有益效果为：本专利技术提供了一种能够实现高效光催化CO2还原的新型非贵金属配位聚合物材料[Ce2(fcd)3·
H2O]·
H2O，以及该材料的制备方法。通过简便的一步水热法和简单的清洗步骤，可获得纯净的红褐色块状[Ce2(fcd)3·
H2O]·
H2O晶体。在光敏剂和牺牲剂的共同作用下，该配位聚合物材料在可见光照射下表现出高效的光催化CO2还原性能。
[0012]附图说明图1是所述配位聚合物材料的不对称结构基元。为了图片清晰便于观看，图中省略了氢原子及游离水分子。
[0013]图2是所述配位聚合物材料[Ce2(fcd)3·
H2O]·
H2O的粉末X射线衍射图谱。其中a是对解析出的晶体结构进行拟合得到的粉末X射线衍射图谱；b是将样品磨碎后进行粉末X射线衍射得到的图谱。
[0014]图3是所述配位聚合物材料在光敏剂三(2,2
‑
联吡啶)氯化钌六水合物和牺牲剂三乙醇胺共同存在下表现的光催化CO2还原性能。
[0015]图4 所述配位聚合物材料光催化CO2还原反应前后的粉末X射线衍射图谱。
具体实施方式
[0016]下面结合实施例进一步说明本专利技术，该实施例只用于说明本专利技术，并不限制本专利技术。
[0017]实施例1 采用水热法合成[Ce2(fcd)3·
H2O]·
H2O晶体将1,1
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二茂铁二甲酸、铈盐、碱源按照一定比例混合，溶解于10mL去离子水后密封于25mL的聚四氟乙烯内衬中搅拌60分钟后，放入烘箱中，在晶化温度110℃下保持一段时间后，经水和乙醇交替洗涤后干燥，得到纯的红褐色目标晶体，其中样品编号为1的产率可达到23.8%。目标晶体的不对称结构基元如图1所示。此外，晶体的粉末X射线衍射与拟合的粉末X射线衍射对应良好（如图2所示），说明所合成的晶体具有较高的相纯度。样品编号、各原料的配比、碱源的种类、晶化温度和晶化时间如表1所示。
[0018]表1 样品[Ce2(fcd)3·
H2O]·
H2O的合成条件
实施例2 光催化CO2还原性能研究取[Ce2(fcd)3·
H2O]·
H2O（10mg）为催化剂分散于含有光敏剂三(2,2...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于1,1
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二茂铁二甲酸和Ce(III)的非贵金属配位聚合物材料，其特征在于：化学式为[Ce2(fcd)3·
H2O]
·
H2O，单斜晶系，P 21/c空间群，晶胞参数a = 14.99500
ꢀÅ
，b = 10.86300
ꢀÅ
，c = 21.52500
ꢀÅ
，α= 90
°
，β= 90.3100
°
，γ= 90
°
，Z = 4，晶胞体积V = 3506.171
ꢀÅ3；其中，fcd为1,1'
‑
二茂铁二甲酸脱去两个质子后形成的二价阴离子[Fe(C5H4COO)2]2‑
。2.如权利要求1所述的配位聚合物材料的制备方法，其特征在于：将1,1'
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二茂铁二甲酸、铈盐及碱源按照摩尔比1.5:1:0...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯亚南，卓嘉宁，王少帅，于岩，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：