催化剂、其制备方法、催化剂体系及应用技术

本发明专利技术公开了一种催化剂、其制备方法、催化剂体系及应用，所述催化剂选自如式(Ⅰ)和/或式(Ⅱ)所示的物质；其中，M选自Ru和/或Ir；R选自H、NH2以及CH3。本发明专利技术的催化剂，通过采用新的配体与M

【技术实现步骤摘要】
催化剂、其制备方法、催化剂体系及应用


[0001]本专利技术是关于光催化制氢领域，特别是关于一种催化剂、其制备方法、催化剂体系及应用。

技术介绍

[0002]氢气是目前被认为较好的绿色清洁能源之一。作为一种能量载体，氢因为有着高于汽油(40kJ/g)的能量密度(122kJ/g)，以及无污染的反应产物，有希望成为解决这些日益增长的世界能源需求问题的关键所在。目前获取氢气的主要途径依旧是从矿物燃料(如石油、煤炭、天然气等)中转化制取得到氢气，这是目前最主要的获取氢气的方法。然而这种方法使用的依旧是传统化石燃料，而这些资源根据全世界的消耗速度计算，还可以供人类使用最多220年。因此，人们发现了光催化分解水或其他物质制氢的方法，光催化制氢的方法需要使用催化剂，但是目前的催化剂的催化效率较低，导致制氢的效率较低。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种催化剂，其可以实现高效的光催化制氢。
[0004]本专利技术的另一目的在于提供一种催化剂的制备方法、催化剂体系及应用。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的实施例提供了一种催化剂，所述催化剂选自如式(Ⅰ)和/或式(Ⅱ)所示的物质；
[0006][0007]其中，M选自Ru和/或Ir；R选自H、NH2以及CH3。
[0008]本专利技术的实施例提供了一种如上述的催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0009]获得如式(Ⅲ)所示的配体；
[0010]将配体与式(Ⅳ)所示的M
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Cl3进行配位反应，获得催化剂；
[0011]式(III) 式(IV)
[0012]其中，M选自Ru和/或Ir；R选自H、NH2以及CH3。
[0013]在本专利技术的一个或多个实施方式中，获得如式(Ⅲ)所示的配体的步骤包括：
[0014]获得如式(
Ⅴ
)所示的中间体；
[0015][0016]将中间体在碱性条件下与第一反应物反应，获得式(Ⅲ)所示的配体；
[0017]其中，所述第一反应物选自胍、甲脒、乙脒。
[0018]在本专利技术的一个或多个实施方式中，获得如式(
Ⅴ
)所示的中间体的步骤包括：
[0019]在碱性条件下，将2
‑
醛基吡啶与2
‑
乙酰基吡啶混合反应，得到所述中间体。
[0020]本专利技术的实施例还提供了一种催化剂体系，包括溶剂以及如上述的催化剂。
[0021]在本专利技术的一个或多个实施方式中，所述催化剂体系还包括载体，所述催化剂负载于所述载体上。
[0022]在本专利技术的一个或多个实施方式中，所述载体为氧化铝载体、活性炭载体、沸石中的至少一种。
[0023]在本专利技术的一个或多个实施方式中，所述催化剂体系还包括光敏剂；
[0024]在本专利技术的一个或多个实施方式中，所述光敏剂为Ru(bpy)3(ClO4)2。
[0025]本专利技术的实施例提供了一种如上述的催化剂或催化剂体系在光催化制氢中的应用。
[0026]与现有技术相比，根据本专利技术实施方式的催化剂，通过采用新的配体与M
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Cl3从而达到的催化剂具有高效的光催化制氢效率。同时由于1个配体可以与两个M
‑
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Cl3进行配位，从而使催化剂具备双金属中心，进一步的提高了本专利技术的催化剂的光催化制氢效率。
附图说明
[0027]图1是根据本专利技术一实施方式的催化剂的制备方法的流程图；
[0028]图2是根据本专利技术一实施方式的催化剂制氢的数据图。
具体实施方式
[0029]下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。
[0030]根据本专利技术优选实施方式的催化剂体系，包括溶剂以及催化剂。
[0031]具体的，催化剂体系还可以包括光敏剂。从而提升光催化效率。优选地，光敏剂可以为Ru(bpy)3(ClO4)2。
[0032]优选的，催化剂体系可以载体，催化剂可以负载于该载体上。催化剂选自如式(Ⅰ)和/或式(Ⅱ)所示的物质。其中，M选自Ru(钌)和Ir(铱)；R选自H、NH2以及CH3。
[0033]需要说明的是，式(Ⅱ)中的两个M可以不同，也可以相同。
[0034][0035]具体的，载体可以为氧化铝载体、活性炭载体、沸石中的至少一种。
[0036]如图1所示，本专利技术的实施例提供了一种催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0037]S1、获得如式(Ⅲ)所示的配体。其中，R选自H、NH2以及CH3。
[0038][0039]式(Ⅲ)所示的配体可以为以下化合物：
[0040][0041]具体的，获得如式(Ⅲ)所示的配体的步骤包括：
[0042]S11、获得如式(
Ⅴ
)所示的中间体。
[0043][0044]具体的，获得如式(
Ⅴ
)所示的中间体的步骤包括：
[0045]在碱性条件下，将2
‑
醛基吡啶与2
‑
乙酰基吡啶混合反应，得到如式(
Ⅴ
)所示的中间体。
[0046]S12、将中间体在碱性条件下与第一反应物反应，获得式(Ⅲ)所示的配体。其中，第一反应物选自胍、甲脒、乙脒。
[0047]S2、将配体与式(Ⅳ)所示的M
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Cl3进行配位反应，获得催化剂。其中，M选自钌和铱。
[0048][0049]本专利技术的实施例提供了一种催化剂或催化剂体系在光催化制氢中的应用。
[0050]具体的，采用本专利技术的催化剂或催化剂体系制氢的方法包括以下步骤：
[0051]第一步，获得催化剂体系。
[0052]具体的，获得催化剂体系的步骤可以包括：
[0053]将催化剂、溶剂和光敏剂混合，得到催化剂体系。
[0054]其中，溶剂可以选自甲醇和TEA(三乙醇胺)。
[0055]第二步，将催化剂体系与反应物相混合，并在光照的条件下，进行反应，获得氢气。
[0056]其中，反应物可以选自甲醇和水。
[0057]下面将结合具体的实施例详细阐述本专利技术的催化剂及其制备方法。
[0058]实施例1
[0059]向装有150mL蒸馏水的250mL锥形瓶中加入NaOH 0.72g(18mmol)，搅拌溶解后，加入2
‑
醛基吡啶5mL，置于冰浴体系中，使之不超过10℃。逐滴加入2
‑
乙酰基吡啶4mL，搅拌反应30min。当体系中出现大量淡黄色沉淀后，抽滤，并用大量水洗。室温减压干燥，得到淡黄色产物，即为式(
Ⅴ
)所示的中间体。
[0060]实施例2
[0061]称取醋酸甲脒10mmol，加入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种催化剂，其特征在于，所述催化剂选自如式(Ⅰ)和/或式(Ⅱ)所示的物质；其中，M选自Ru和/或Ir；R选自H、NH2以及CH3。2.一种如权利要求1所述的催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：获得如式(Ⅲ)所示的配体；将配体与式(Ⅳ)所示的M
‑
tpy
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Cl3进行配位反应，获得催化剂；其中，M选自Ru和/或Ir；R选自H、NH2以及CH3。3.如权利要求2所述的催化剂的制备方法，其特征在于，获得如式(Ⅲ)所示的配体的步骤包括：获得如式(
Ⅴ
)所示的中间体；将中间体在碱性条件下与第一反应物反应，获得式(Ⅲ)所示的配体；其中，所述第一反应物选自胍、甲脒、乙脒。4.如权利要求3所述的催化剂的制备方法，其特征在于，获得如式(
...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐聪，陈琪，孙猛，孔超，金向华，
申请(专利权)人：金宏气体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：