一种金属有机小分子与g-C3N4的固载复合物及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种金属有机小分子与g

【技术实现步骤摘要】
一种金属有机小分子与g
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C3N4的固载复合物及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及催化材料领域，尤其是涉及一种金属有机小分子与g
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C3N4的固载复合物及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]目前，光催化技术已经成为一种重要的环境保护技术。然而，光催化材料的催化性能受到材料的物理化学性质的制约。因此，开发高效的光催化材料一直是人们追求的目标。g
‑
C3N4是一种典型的层状聚合物半导体，由于其合适的带隙，化学稳定性和低毒性而被认为是可见光分解水的理想材料，然而，传统的固态光催化材料往往存在着不均匀的物理结构，这导致催化效率低下。为了克服这一问题，研究人员提出了将金属有机小分子作为均相催化剂进行固载复合的方法。但是，传统的固载复合方法往往存在着固载量低、分散性差等问题，从而影响了催化效率。
[0003]专利CN111644192A公开了一种g
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C3N4@Cd
x
Zn1‑
x
Se复合光催化剂及其制备方法和应用，该专利将的g
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C3N4纳米片与镉盐、锌盐、硒类化合物进行微波水热反应，得到g
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C3N4@Cd
x
Zn1‑
x
Se复合光催化剂，提高了光催化产氢活性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了克服上述现有纯g
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C3N4的催化还原效率低下、固载复合方法存在固载量低、分散性差等问题而提供一种金属有机小分子与g
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C3N4的固载复合物及其制备方法与应用。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]本专利技术的技术方案之一为提供一种金属有机小分子与g
‑
C3N4的固载复合物的制备方法，包括如下步骤：
[0007]S1、将金属有机小分子、g
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C3N4、去离子水混合后进行微波水热反应，得到预处理的复合物；
[0008]S2、将S1步骤得到的复合物中加入乙醇和盐酸进行搅拌，离心收集沉淀，并洗涤干燥，得到固载复合物。
[0009]进一步地，S1步骤中，金属有机小分子:g
‑
C3N4:去离子水的比例为5
‑
15g:1g:60
‑
70mL，
[0010]进一步地，S1步骤中，所述金属有机小分子的金属中心组分选自Fe、Cu、Ti、Zn、Zr、Ni、Pt、Co、Mg、Ce、In、Pd、Ag、Rh中的任意一种；
[0011]所述金属有机小分子的配体选自芳基化合物、芳基化合物的衍生物、杂环化化合物、杂环化化合物的衍生物、羧酸类化合物或羧酸类化合物的衍生物中的任意一种。
[0012]更进一步地，所述芳基化合物选自苯基、萘基、蒽基、联苯基或苝基中的任意一种；所述杂环化合物选自咪唑、噻唑、吡唑、咪唑啉、卟啉、喹啉、吡咯、吡啶、噻吩、联吡啶或哌啶
中的任意一种；所述羧酸类化合物选自乙酰丙酮羧酸、苯乙烯羧酸或草酸中的任意一种。
[0013]更进一步地，所述金属有机小分子的配体优选为二氯喹啉酸、5
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喹啉醇、吡咯喹啉醌、氯碘羟喹、8
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羟基喹啉、3
‑
羟基喹啉。
[0014]所述金属有机分子优选叶绿素铜钠、锌原卟啉、8
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羟基喹啉铜、初卟啉镍、原卟啉镁IX二钾盐、亚铁原卟啉、原卟啉IX二氯化锡。
[0015]本专利技术选用的金属有机分子是具有羟基或羧基，使之能与g
‑
C3N4上的氨基进行缩合反应，从而连接成键，这种连接的键合作用有利于形成特殊的“双S”机制，即具有强共价键界面的S型异质结，提高了催化材料的催化性能。
[0016]进一步地，S1步骤中，微波水热反应的反应温度为50
‑
200℃，反应时间为5
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180min，升温速率为5℃/min
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60℃/min，微波功率为600
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1000W。
[0017]进一步地，S2步骤中，乙醇的添加量为20
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50mL，盐酸的添加量为5mL，所述盐酸的浓度为0.5M
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5M。
[0018]进一步地，S2步骤中，搅拌的温度为室温，搅拌的时间为0.5
‑
12h；洗涤的溶剂为水和乙醇。
[0019]进一步地，S2步骤中，干燥过程在真空、空气或惰性气氛中进行，所述惰性气氛包括氮气、氩气。
[0020]更进一步地，干燥过程优选在真空条件中进行。
[0021]本专利技术的技术方案之二为提供一种金属有机小分子与g
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C3N4的固载复合物，基于上述技术方案之一所述的制备方法。
[0022]本专利技术的技术方案之三为提供一种如上述技术方案之二所述的金属有机小分子与g
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C3N4的固载复合物的应用，所述固载复合物作为光催化剂用于光催化反应。
[0023]进一步地，所述光催化反应包括光催化CO2还原反应。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0025](1)本专利技术是通过在微波水热条件下金属有机小分子上的羟基或羧基与g
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C3N4上的氨基进行缩合反应，实现了金属有机小分子材料在高分子粉体材料上的固定，即使得金属有机小分子可以被固载到g
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C3N4表面，形成均相催化剂的固载复合物。相比传统的固载复合方法，本专利技术的方法具有固载量高、分散性好等优点，从而使得制备得到的固载复合物催化材料催化效率高，为提高CO2光催化还原技术中还原效率和选择性提供了一种新的思路。
[0026](2)本专利技术制得的固载复合物催化材料带隙窄，可见光吸收增强，提高了CO2还原性能，且通过二维材料良好的导电性实现了光生载流子的空间分离，因此在光催化CO2还原反应中表现出良好的应用前景。
[0027](3)本专利技术的制备方法简单、条件温和清洁，在制备过程中基本不会产生环境污染；所使用的化学试剂均为常用试剂，廉价易得，相比其他传统方法来合成材料，本方法具有低能耗、快速可控和配位合成精准等优点。
附图说明
[0028]图1为实施例1中使用不同质量百分比的SCC与g
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C3N4制得的CSN复合材料与纯的CN、SCC和对比例3制得的MX复合材料在相同条件下的光催化CO2还原性能对比图。
[0029]图2为实施例1所制得的CSN
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10复合材料的XRD图谱。
[0030]图3为实施例1所制得的CSN复合材料的扫描电镜图。
[0031]图4为对比例1和对比例2所制得的CSN复合材料与纯的CN、SCC在相同条件下的光催化CO2还原性能对比图。
具体实施方式
[0032]下面结合附图和具体实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属有机小分子与g
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C3N4的固载复合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将金属有机小分子、g
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C3N4、去离子水混合后进行微波水热反应，得到预处理的复合物；S2、将S1步骤得到的复合物中加入乙醇和盐酸进行搅拌，离心收集沉淀，并洗涤干燥，得到固载复合物。2.根据权利要求1所述的金属有机小分子与g
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C3N4的固载复合物的制备方法，其特征在于，S1步骤中，金属有机小分子:g
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C3N4:去离子水的比例为5
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15g:1g:60
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70mL。3.根据权利要求1所述的金属有机小分子与g
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C3N4的固载复合物的制备方法，其特征在于，S1步骤中，所述金属有机小分子的金属中心组分选自Fe、Cu、Ti、Zn、Zr、Ni、Pt、Co、Mg、Ce、In、Pd、Ag、Rh中的任意一种；所述金属有机小分子的配体选自芳基化合物、芳基化合物的衍生物、杂环化化合物、杂环化化合物的衍生物、羧酸类化合物或羧酸类化合物的衍生物中的任意一种。4.根据权利要求3所述的金属有机小分子与g
‑
C3N4的固载复合物的制备方法，其特征在于，所述芳基化合物选自苯基、萘基、蒽基、联苯基或苝基中的任意一种；所述杂环化合物选自咪唑、噻唑、吡唑、咪唑啉、卟啉、喹啉、吡咯、吡啶、噻吩、联吡啶或哌啶中的任意一种；所述羧酸类化合物选自乙酰丙酮羧酸、苯乙烯羧酸或草酸中...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪奕，肖舒宁，黄倩，仇苏欣，方子为，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：