一种二维层状Co-ZIF-9材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种二维层状Co

【技术实现步骤摘要】
一种二维层状Co
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ZIF
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9材料的制备方法


[0001]本专利技术属于光催化材料的制备
，具体涉及一种二维层状Co
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ZIF
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9材料的制备方法。

技术介绍

[0002]实现CO2的高效催化转化是实现我国“碳达峰”、“碳中和”战略目标的重要支撑。特别是实现CO2向高附加多碳高阶化学品的转化，不仅具有重要的环境意义，同时其经济效益可以进一步推动CO2催化转化领域的发展。众所周知，二氧化碳稳定性强、化学惰性较大，且不易在催化剂上吸附，使其活化和转化极具挑战性。因此，设计合成高性能光催化材料，是实现CO2高阶还原的关键因素。
[0003]金属有机骨架结构（MOFs）拥有高比表面积和稳定骨架结构，具有良好的热稳定性和化学稳定性，因此，在气体吸附与存储、物相分离、化学传感、催化等领域备受研究者青睐。沸石咪唑酯骨架（ZIFs）材料作为MOFs材料中的一种，在CO2吸附方面表现出独特的优势。然而常规方法合成的Co
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ZIF
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9材料多为块状结构且尺寸较大，不仅限制了其对CO2的吸附能力，在催化过程中也极易造成光生电子的复合，极大地降低催化材料的光催化效率。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的技术问题是提供了一种工艺简单且成本低廉的能够高效催化还原CO2的二维层状Co
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ZIF
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9材料的制备方法，该方法合成材料的二维层状结构具有更大的比表面积，有利于提高材料对CO2的吸附能力，暴露更多的活性位点；同时，二维层状结构有效地缩短了电子的传输路径，从而降低电子
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空穴对的复合效率。最终，使得制备的二维层状Co
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ZIF
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9材料表现出较好的光催化还原CO2性能。
[0005]本专利技术为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种二维层状Co
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ZIF
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9材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：以硝酸钴作为钴源，以苯并咪唑作为配体，将钴源和配体分散于二甲基甲酰胺溶液中，搅拌混合均匀后加入三嵌段共聚物P123，超声混合后将所得溶液转移至反应器中于100
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150℃反应24
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48h，再以0.4℃/min的降温速率降至室温，然后用二甲基甲酰胺和二氯甲烷溶液反复离心洗涤，最终真空干燥得到二维层状Co
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ZIF
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9材料，合成材料的二维层状结构具有更大的比表面积，有利于提高材料对CO2的吸附能力，暴露更多的活性位点，且二维层状结构有效地缩短了电子的传输路径，从而降低电子
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空穴对的复合效率，进而使得制备的二维层状Co
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ZIF
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9材料表现出较好的光催化还原CO2的性能。
[0006]进一步限定，所述硝酸钴、苯并咪唑与三嵌段共聚物P123的投料质量比为0.21:0.06:0.1
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0.4。
[0007]进一步限定，所述超声混合过程中超声混合时间为1
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4h。
[0008]本专利技术与现有技术相比具有以下优点和有益效果：本专利技术制备的二维层状Co
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ZIF
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9材料具有较大的比表面积，这种特定的形貌有利于吸附更多的CO2气体，暴露更多的活性位点，有效地缩短了电子的传输路径，降低光生电子的复合效率，最终表现出优异的光
催化效率。
附图说明
[0009]图1是本专利技术实施例2制备的二维层状Co
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ZIF
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9材料的SEM图，由图可知，制备的Co
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ZIF
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9材料具有明显的二维片层结构，该二维层状结构具有较大的比表面积，可以吸附更多CO2气体；同时该二维层状结构可暴露更多的活性位点，并有效缩短电子的传输路径，加速CO2气体的催化转化过程，表现出较好的光催化还原CO2活性。
[0010]图2是本专利技术实施例3制备的二维层状Co
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ZIF
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9材料的XRD图，由图可知，制备的Co
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ZIF
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9材料的衍射峰与其理论计算的衍射峰一致，说明成功制备了二维层状的Co
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ZIF
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9材料。
具体实施方式
[0011]以下通过实施例对本专利技术的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本专利技术上述内容实现的技术均属于本专利技术的范围。
[0012]实施例1将0.21g硝酸钴和0.06g苯并咪唑分散于18mL二甲基甲酰胺溶液中，搅拌混合均匀后加入0.1g三嵌段共聚物P123，超声混合1h后将所得溶液转移至反应器中于100℃反应24h，再以0.4℃/min的降温速率降至室温，然后用二甲基甲酰胺和二氯甲烷溶液反复离心洗涤，最终真空干燥过夜得到二维层状Co
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ZIF
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9材料。
[0013]实施例2将0.21g硝酸钴和0.06g苯并咪唑分散于18mL二甲基甲酰胺溶液中，搅拌混合均匀后加入0.3g三嵌段共聚物P123，超声混合4h后将所得溶液转移至反应器中于130℃反应36h，再以0.4℃/min的降温速率降至室温，然后用二甲基甲酰胺和二氯甲烷溶液反复离心洗涤，最终真空干燥过夜得到二维层状Co
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ZIF
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9材料。
[0014]实施例3将0.21g硝酸钴和0.06g苯并咪唑分散于18mL二甲基甲酰胺溶液中，搅拌混合均匀后加入0.4g三嵌段共聚物P123，超声混合4h后将所得溶液转移至反应器中于130℃反应48h，再以0.4℃/min的降温速率降至室温，然后用二甲基甲酰胺和二氯甲烷溶液反复离心洗涤，最终真空干燥过夜得到二维层状Co
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ZIF
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9材料。
[0015]实施例4将0.21g硝酸钴和0.06g苯并咪唑分散于18mL二甲基甲酰胺溶液中，搅拌混合均匀后加入0.2g三嵌段共聚物P123，超声混合2h后将所得溶液转移至反应器中于150℃反应24h，再以0.4℃/min的降温速率降至室温，然后用二甲基甲酰胺和二氯甲烷溶液反复离心洗涤，最终真空干燥过夜得到二维层状Co
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ZIF
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9材料。
[0016]以上实施例描述了本专利技术的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本专利技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本专利技术的原理，在不脱离本专利技术原理的范围下，本专利技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本专利技术保护的范围内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二维层状Co
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ZIF
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9材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：以硝酸钴作为钴源，以苯并咪唑作为配体，将钴源和配体分散于二甲基甲酰胺溶液中，搅拌混合均匀后加入三嵌段共聚物P123，超声混合后将所得溶液转移至反应器中于100
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150℃反应24
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48h，再以0.4℃/min的降温速率降至室温，然后用二甲基甲酰胺和二氯甲烷溶液反复离心洗涤，最终真空干燥得到二维层状Co
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ZIF
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9材料，合成材料的二维层状结构具有更大的比表面积，有利于提高材料对CO2的吸附能力，暴露更多的活性位点，且二维层状结构有效地缩短了...

【专利技术属性】
技术研发人员：王红菊，陈西孟，马中军，陈晨，朱桂芬，刘宁，武大鹏，蒋凯，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：发明
国别省市：