一种用于光催化分解水产氢的双金属COF-CdS复合光催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于光催化分解水产氢的双金属COF

【技术实现步骤摘要】
一种用于光催化分解水产氢的双金属COF
‑
CdS复合光催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于光催化领域，具体涉及一种用于光催化分解水产氢的双金属COF
‑
CdS复合光催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]太阳能驱动的水分解制氢反应是解决当前能源和环境问题的潜在途径之一，开发具有可见光响应特性和合适带边的新型光催化剂是实现优异光催化水分解制氢性能的重要目标。在半导体光催化剂中，CdS是最理想的制氢光催化剂之一。因为它不仅有合适的能带结构使其在可见光下响应，而且还具有可调的低维结构。然而，CdS光激发载流子较差的分离效率、光腐蚀严重等缺点使其光催化效率较低。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种可用于光催化分解水产氢的双金属COF
‑
CdS复合光催化剂及其制备方法。
[0004]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种可用于光催化分解水产氢的双金属COF
‑
CdS复合光催化剂，所述的光催化剂通过在5,10,15,20
‑
四(4
‑
氨基苯基)卟啉(TAPP)中配位不同金属离子，得到M
‑
TAPP；将含有不同金属离子配位的M1
‑
TAPP和M2
‑
TAPP(M1,M2为Ni
2+
、Zn
2+
、Co
2+
中的任意两种)与对苯二甲醛反应制备双金属COFr/>‑
M1M2；通过原位溶剂热反应在双金属COF
‑
M1M2上生成CdS，得到双金属COF
‑
CdS复合光催化材料，该复合材料具有较宽的可见光响应范围，而且具有高效的光生电荷转移和分离能力，从而具有较高的光催化活性。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的，
[0006]一种用于光催化分解水产氢的双金属COF
‑
CdS复合光催化剂的制备方法，其包括如下步骤：
[0007]步骤一：将5,10,15,20
‑
四(4
‑
氨基苯基)卟啉(TAPP)溶解在DMF和CHCl3的混合溶剂中，然后加入金属乙酸盐、甲醇，溶解混匀，得到混合溶液；混合溶液加热回流进行反应，结束后，离心收集沉淀，洗涤，干燥，得到金属复合物M
‑
TAPP；M为Ni、Zn、Co中任意一种；
[0008]步骤二：按照步骤一分别制得M1
‑
TAPP、M2
‑
TAPP，将M1
‑
TAPP、M2
‑
TAPP分散在均三甲苯和无水乙醇的混合体系中，混匀，获得悬浮液A；将对苯二甲醛溶解在均三甲苯和无水乙醇的混合体系中，获得溶液B；将悬浮液A和溶液B混合，加入乙酸水溶液，混匀，循环冷冻
‑
脱气排除试管内的气体，密封，然后在100
‑
120℃下进反应，反应结束后，离心收集沉淀，洗涤，干燥，得到双金属COF，记作COF
‑
M1M2；M1、M2分别选自Ni、Zn、Co中任意一种，且M1、M2不相同；
[0009]步骤三：将CdCl2·
2.5H2O、升华硫和步骤二所得的双金属COF
‑
M1M2分散在二乙烯三胺中，混匀，在60
‑
80℃下进行反应，反应结束后，离心收集沉淀，洗涤，干燥，得到双金属
COF
‑
CdS复合光催化剂，记为CdS
‑
COF
‑
M1M2。
[0010]在本专利技术的一种实施方式中，步骤一中，5,10,15,20
‑
四(4
‑
氨基苯基)卟啉(TAPP)相对混合溶剂的浓度为2
‑
4μmol/mL。
[0011]在本专利技术的一种实施方式中，步骤一中，混合溶剂中DMF与CHCl3的体积比为1:(2
‑
4)；具体可选1:3。
[0012]在本专利技术的一种实施方式中，步骤一中，金属乙酸盐与5,10,15,20
‑
四(4
‑
氨基苯基)卟啉的摩尔比为(3
‑
5)：1，具体可选4:1。
[0013]在本专利技术的一种实施方式中，步骤一中，金属乙酸盐相对甲醇的浓度为60
‑
80μmol/mL；具体可选70μmol/mL。
[0014]在本专利技术的一种实施方式中，步骤一中，加热回流的温度为60
‑
65℃。
[0015]在本专利技术的一种实施方式中，步骤一中，反应的时间为10
‑
30h；具体可选24h。
[0016]在本专利技术的一种实施方式中，步骤二中，M1
‑
TAPP与M2
‑
TAPP中两种金属离子的摩尔比为1:2
‑
2:1；具体可选1:1。
[0017]在本专利技术的一种实施方式中，步骤二中，具体的，M1为Ni，M2为Zn。
[0018]在本专利技术的一种实施方式中，步骤二所述悬浮液A中，混合体系相对M1
‑
TAPP的用量为0.075mL/μmol。
[0019]在本专利技术的一种实施方式中，步骤二所述悬浮液A中，混合体系中均三甲苯与无水乙醇的体积比为1:1。
[0020]在本专利技术的一种实施方式中，步骤二所述溶液B中，对苯二甲醛的浓度为160μmol/mL。
[0021]在本专利技术的一种实施方式中，步骤二所述溶液B中，混合体系中均三甲苯与无水乙醇的体积比为1:1。
[0022]在本专利技术的一种实施方式中，步骤二中，乙酸水溶液的浓度为6M。
[0023]在本专利技术的一种实施方式中，步骤二中，乙酸水溶液与溶液B的体积比为2:5。
[0024]在本专利技术的一种实施方式中，步骤二中，反应的时间为48
‑
72h。
[0025]在本专利技术的一种实施方式中，步骤三中，双金属COF
‑
M1M2占CdS理论生成质量和双金属COF
‑
M1M2质量总和的5％
‑
30％。具体可选5％、10％、15％、20％、25％。
[0026]在本专利技术的一种实施方式中，CdS理论生成质量是指：按照CdCl2·
2.5H2O的摩尔量换算CdS的质量。即CdS理论生成质量＝n
(CdCl2
·
2.5H2O)
*M
(CdS)
；其中n
(CdCl2
·
2.5H2O)
是CdCl2·
2.5H2O的摩尔量，M
(CdS)
是CdS的分子量。
[0027]在本专利技术的一种实施方式中，步骤三中，CdCl2·
2.5H2O与升华硫本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于光催化分解水产氢的双金属COF
‑
CdS复合光催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：将5,10,15,20
‑
四(4
‑
氨基苯基)卟啉TAPP溶解在DMF和CHCl3的混合溶剂中，然后加入金属乙酸盐、甲醇，溶解混匀，得到混合溶液；混合溶液加热回流进行反应，结束后，离心收集沉淀，洗涤，干燥，得到金属复合物M
‑
TAPP；M为Ni、Zn、Co中任意一种；步骤二：按照步骤一分别制得M1
‑
TAPP、M2
‑
TAPP，将M1
‑
TAPP、M2
‑
TAPP分散在均三甲苯和无水乙醇的混合体系中，混匀，获得悬浮液A；将对苯二甲醛溶解在均三甲苯和无水乙醇的混合体系中，获得溶液B；将悬浮液A和溶液B混合，加入乙酸水溶液，混匀，循环冷冻
‑
脱气排除试管内的气体，密封，然后在100
‑
120℃下进反应，反应结束后，离心收集沉淀，洗涤，干燥，得到双金属COF，记作COF
‑
M1M2；M1、M2分别选自Ni、Zn、Co中任意一种，且M1、M2不相同；步骤三：将CdCl2·
2.5H2O、升华硫和步骤二所得的双金属COF
‑
M1M2分散在二乙烯三胺中，混匀，在60
‑
80℃下进行反应，反应结束后，离心收集沉淀，洗涤，干燥，得到双金属COF
‑
CdS复合光催化剂，记为CdS
‑
COF
‑
M1M2。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤一中，5,10,15,20
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：段芳，史松虎，盛家亮，朱罕，陆双龙，杜明亮，陈明清，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：