一种贵金属Pd锚定的超薄Co基MOF光催化剂的合成与应用制造技术

本发明专利技术公开了一种贵金属Pd锚定的超薄Co基MOF光催化材料。本发明专利技术所述贵金属Pd锚定的超薄Co基MOF光催化材料通过贵金属Pd锚定在四羧基苯基卟啉环中心形成有机配体框架，再与Co

【技术实现步骤摘要】
一种贵金属Pd锚定的超薄Co基MOF光催化剂的合成与应用


[0001]本专利技术涉及光催化析氢
，具体涉及贵金属Pd锚定的超薄Co基MOF光催化材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着人类经济和文明的快速发展，对能源的需求也在日益增加。然而，对传统化石燃料的过度开发已经造成了一系列严重的环境污染。因此，利用无污染的可再生能源，特别是氢能源，取代传统的化石能源是非常重要和迫切的。通过光催化水分解将取之不尽的太阳能高效转化为氢能是最有前途的策略。然而，由于光生载流子分离效率低和电子转移速率慢，大多数报道的半导体的光催化性能并没有得到显著的提高。因此，有必要探索更合适、更高效的光催化剂来获得氢能。
[0003]金属有机框架(MOFs)是一类由有机连接体和金属节点组装而成的有序晶体材料，由于其大的比表面积和多样的结构而被广泛应用于光催化领域。特别是，高度均匀分散在MOF中的金属节点可以作为独立的活性位点参与光催化反应，从而大大提高金属节点的原子利用效率。MOFs衍生的磷化物或硫化物通常可以作为助催化剂来实现光催化析氢的快速电子转移，其中原始MOFs通常需要在高温下煅烧以进一步改性金属节点，伴随着无休止的合成步骤和劣质原子
‑
利用效率。然而，作为光催化析氢助催化剂的原始MOF中均匀分散的金属节点具有非常高的原子利用效率，但几乎没有报道。
[0004]二维金属有机框架(2D MOFs)最近已成为有前途的催化材料。与块状MOF相比，2D MOF中的金属节点由于其超薄的厚度，可以尽可能多地暴露出更易接近的活性位点以与其他基材接触，从而提高光催化活性

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种贵金属Pd锚定的超薄Co基MOF材料，以解决现有技术中载流子分离效率较低以及电荷转移较差的问题。
[0006]本专利技术还提供一种贵金属Pd锚定的超薄Co基MOF光催化材料的制备方法，通过所述方法能够制备贵金属Pd锚定的超薄Co基MOF光催化材料。
[0007]本专利技术还提供一种贵金属Pd锚定的超薄Co基MOF光催化材料的应用，通过本专利技术所述制备方法制备得到的贵金属Pd锚定的超薄Co基MOF光催化材料适用于光催化析氢反应。
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0009]一种贵金属Pd锚定的超薄Co基MOF光催化材料，所述光催化材料为贵金属Pd锚定的超薄Co基MOF。
[0010]一种贵金属Pd锚定的超薄Co基MOF光催化材料的制备方法，制备本专利技术所述贵金属Pd锚定的超薄Co基MOF光催化材料，具体步骤为：以Co(NO3)3·
6H2O、四羧基苯基卟啉钯、吡嗪和聚乙烯吡咯烷酮为原料，通过水热法制备得到Pd锚定的超薄Co基MOF材料。
[0011]一种贵金属Pd锚定的超薄Co基MOF光催化材料的应用，通过本专利技术所述制备方法制备得到的贵金属Pd锚定的超薄Co基MOF光催化材料适用于光催化析氢反应。
[0012]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0013]1、本专利技术提供一种新型贵金属Pd锚定的超薄Co基MOF材料，该贵金属Pd锚定的超薄Co基MOF材料可以使电子从卟啉的LUMO转移到钯中心而不是Co
‑
oxo金属簇，这可以有效地提高载流子分离效率；
[0014]2、本专利技术所述贵金属Pd锚定的超薄Co基MOF光催化材料的制备方法，操作流程简单易控，反应条件并不苛刻。
[0015]3、与PdTCPP光催化剂相比，本专利技术制备的贵金属Pd锚定的超薄Co基MOF光催化材料的产氢量提高了2.3倍。
附图说明
[0016]图1为实施例1制备的Co
‑
TCPP(Pd)的SEM图。
[0017]图2为对比例1制备的Cu
‑
TCPP(Pd)的SEM图。
[0018]图3为所有样品的光催化析氢图。
[0019]图4为所有样品的XRD图。
具体实施方式
[0020]下面将结合实施例及附图对本专利技术作进一步说明。
[0021]实施例：
[0022]贵金属Pd锚定的超薄Co基MOF光催化材料的制备方法，包括如下步骤：
[0023]将Co(NO3)2·
6H2O(4.4mg,0.015mmol)、吡嗪(0.8mg,0.01mmol)和PVP(20.0mg)溶解在12mL DMF和乙醇(V:V＝3:1)的混合物中在20mL加盖小瓶中。然后在搅拌下滴加溶解在4mL DMF和乙醇(V:V＝3:1)的混合物中的PdTCPP(4.0mg，0.005mmol)。之后，将溶液超声处理10分钟。将小瓶加热至80℃，然后保持反应24小时。所得固体用乙醇洗涤两次，在60℃下真空干燥12h。
[0024]将制备的贵金属Pd锚定的超薄Co基MOF材料用于光催化析氢中，具体如下：
[0025](1)产氢体系的制备：将5mg光催化剂分散于25mL去离子水中，440mg抗坏血酸为牺牲试剂，用氮气鼓泡15min去除空气。
[0026](2)光催化析氢测试：使用300W Xe灯，在100mL光反应容器中进行光催化制氢实验，该灯装有UV滤光片(λ≥420nm)。采用配备热导检测器的GC气相色谱仪(北京，GC 7920)和高纯N2载气对气体产物进行检测分析。循环稳定性试验在每个循环5h的持续时间下进行。
[0027]图3为所有材料的光催化析氢结果图，可以发现贵金属Pd锚定的超薄Co基MOF材料表现出优异的光催化析氢效果。
[0028]对比例1：
[0029]贵金属Pd锚定的超薄Cu基MOF光催化材料的制备方法，包括如下步骤：
[0030]Cu(NO3)2·
3H2O(3.6mg,0.015mmol)、三氟乙酸(1.0M
×
10μL)和PVP(10.0mg)在12mL DMF和乙醇(V:V＝3:1)的混合物中溶于20mL加盖小瓶中。然后在搅拌下滴加溶解在
4mL DMF和乙醇(V:V＝3:1)的混合物中的PdTCPP(4.0mg，0.005mmol)。之后，将溶液超声处理10分钟。将小瓶加热至80℃，然后保持反应3小时。所得固体用乙醇洗涤两次，在60℃下真空干燥12h。
[0031]从图2可以看出制备贵金属Pd锚定的超薄Cu基MOF光催化材料的结构。
[0032]将制备的Ti基钴卟啉材料用于光催化析氢中，具体如下：
[0033](1)产氢体系的制备：将5mg光催化剂分散于25mL去离子水中，440mg抗坏血酸为牺牲试剂，用氮气鼓泡15min去除空气。
[0034](2)光催化析氢测试：使用300W Xe灯，在100mL光反应容器中进行光催化制氢实验，该灯装有UV滤光片(λ≥420nm)。采用配备热导检测器的GC气相色谱仪(北京，GC 7920)和高纯N2载气对气体产物进行检测分析。循本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种贵金属Pd锚定的超薄Co基MOF光催化材料的合成与应用，其特征在于，包括如下步骤：(1)以Co(NO3)3·
6H2O、四羧基苯基卟啉钯、吡嗪和聚乙烯吡咯烷酮为原料，通过水热法制备得到Pd锚定的超薄Co基MOF材料；(2)将步骤(1)的样品用乙醇离心洗涤，将所得固体在80℃下真空干燥12h后，可得到贵金属Pd锚定的超薄Co基MOF光催化剂。2.根据权利要求1所述贵金属Pd锚定的超薄Co基MOF光催化材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈铭祚，
申请(专利权)人：重庆工商大学，
类型：发明
国别省市：