一种CdS@DUT-52异质结光催化剂的制备方法及应用技术

本发明专利技术属于光催化材料技术领域，涉及一种CdS@DUT

【技术实现步骤摘要】
一种CdS@DUT
‑
52异质结光催化剂的制备方法及应用


[0001]本专利技术属于光催化材料
，涉及一种CdS@DUT
‑
52异质结光催化剂的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]亚胺、亚砜、醛等物质被广泛用于工业生产中，如染料、药品、精细化学品和生物中间体的生产。传统上，亚胺是通过胺与反应性羰基化合物的缩合来合成的。通常需要Lewis酸催化剂，昂贵的脱水剂，高温等反应条件。反应后往往伴随很多化学废物产生。硫醚氧化合成亚砜，在化工产业中十分重要，涉及品种多，应用范围广，是硫化工的核心工艺之一。如医药领域：奥美拉唑，农药领域，如氟虫腈。苯甲硫醚氧化产物苯甲亚砜附加值可达10倍以上。传统硫化物合成亚砜的方法存在氧化控制性差、氧化试剂易爆、原子经济性差等问题。醇氧化产物醛的衍生物被用作制造大量产品的原料，包括生产香水、饮料、药品、塑料添加剂、三氧化铬、重铬酸钾等，在工业上，苯甲醛是通过多种途径产生的，如甲苯液相氧化、氯化苄蒸汽水解和决明子油等条件苛刻原子经济性差的方法。因此，开发条件温和、催化低廉的苯甲胺、苯甲硫醚、苯甲醇氧化方法，工业意义十分重大。
[0003]太阳能驱动的有机合成由于其固有的优点，如更高的目标产物选择性和更温和的反应条件而受到广泛的关注。关于光催化剂的研究中，MOFs作为一种结构性能易调控的材料得到广泛关注。而绝大多数光响应较好的MOFs材料的化学稳定性，热稳定性都不够理想，加上配体合成过程繁琐污染较大因而很难得到广泛应用。而MOFs家族中稳定性很强的Zr基MOFs材料却因为光响应差很难被用作光催化剂。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对现存的以上问题，提供一种CdS@DUT
‑
52复合异质结光催化剂的制备方法和应用。该方法制得光催化剂操作简单，成本低廉，且催化剂光吸收性能优越，催化性能良好，催化底物适用范围较广，循环性能优异等特点。该异质结光催化剂的构筑成功克服了Zr基MOFs材料DUT
‑
52吸光能力不足，CdS半导体材料光生电子空穴容易复合的缺点。
[0005]本专利技术将光响应较强但受限于光漂白而催化效果不理想的CdS纳米颗粒负载到Zr基MOFs材料DUT
‑
52上，一方面提升了载流子分离效率，另一方面也使得Zr基MOFs可见光催化成为可能。这项研究为开发多用途的MOFs异质结光催化剂开辟了一条新的途径。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种CdS@DUT
‑
52异质结光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0008]步骤(1)、将ZrCl4和2,6
‑
萘二羧酸按照摩尔比1.03:1
‑
1:1溶于DMF中，然后加入醋酸并超声混合均匀后，在118
‑
120℃条件下，进行溶剂热反应得到DUT
‑
52微晶，然后洗涤、干燥。
[0009]步骤(2)、将Cd(COOCH3)2·
2H2O分散到无水乙醇中，再加入步骤(1)获得的DUT
‑
52
微晶，DUT
‑
52微晶的浓度为3.8mg/ml
‑
4.2mg/ml；然后温度为80
‑
100℃的油浴锅中加热搅拌，之后滴加硫代乙酰胺，其中Cd(COOCH3)2·
2H2O与硫代乙酰胺的摩尔为1.1:1
‑
1:1，回流反应后自然冷却至室温离心分离得到CdS@DUT
‑
52异质结光催化剂。
[0010]进一步的，步骤(2)中滴加硫代乙酰胺溶液时间为30
‑
40min。
[0011]进一步的，步骤(2)中回流反应时间为28
‑
32min。
[0012]所述的CdS@DUT
‑
52作为非均相光催化剂光催化苄胺苄醇硫醚氧化应用。将CdS@DUT
‑
52与苄胺苄醇硫醚混合后在空气或者氧气氛围下，可见光照射条件下催化氧化。
[0013]本专利技术的有益效果是：首先通过简单的溶剂热法得到Zr基MOFs材料DUT
‑
52，后通过绿色简单的乙醇作为溶剂在DUT
‑
52表面负载CdS半导体纳米颗粒，通过控制镉源和硫源的量合成CdS@DUT
‑
52光催化剂。该催化剂吸光能力强，可以实现在可见光照射下高效光催化苄胺氧化偶联，苄醇氧化以及苯甲硫醚氧化。
附图说明
[0014]图1是CdS
‑
3@DUT
‑
52光催化苄胺、苯甲硫醚、苯甲醇氧化示意图。
[0015]图2是CdS
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x(x＝1
‑
4)@DUT
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52和DUT
‑
52的PXRD谱图。
[0016]图3是CdS
‑
x(x＝1
‑
4)@DUT
‑
52和DUT
‑
52的的紫外可见吸收光谱图。
[0017]图4是CdS
‑
x(x＝1
‑
4)@DUT
‑
52和DUT
‑
52的的光电流谱图。
[0018]图5是CdS
‑
x(x＝1
‑
4)@DUT
‑
52和DUT
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52的的阻抗谱图。
具体实施方式
[0019]下面结合附图和技术方案对本专利技术作进一步详细说明。
[0020]实施例一：制备CdS
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1@DUT
‑
52。
[0021]步骤(1)、ZrCl4(1.03mmol)和2,6
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萘二羧酸[H2(2,6
‑
NDC)(1mmol)]在20ml DMF中超声溶解30分钟。然后加入3ml(47.6mmol)冰醋酸继续超声30min。之后将混合物转移至特氟龙高压反应釜内衬中，118℃条件下反应24h后自然降温。冷却至室温后将白色沉淀用DMF和无水乙醇分别清洗三次，120℃真空干燥6h。
[0022]步骤(2)、将8.0mg(0.03mmol)二水合醋酸镉加入10.0ml无水乙醇中超声10min至完全溶解，加入步骤(1)制备得到的40.0mg DUT
‑
52超声30min分散均匀，称为混合物Ⅰ。将2.3mg(0.03mmol)硫代乙酰胺加入到10.0ml去离子水中，称为混合物Ⅱ。然后将混合物Ⅰ在80℃条件下加热15min后将混合物Ⅱ一边搅拌一边缓慢滴加至混合物Ⅰ中约30min。滴加完将混合物80℃下继续加热30min。冷却至室温，将黄色悬浊液8000r/min离心3min，无水乙醇洗涤5遍，60℃真空干燥12h。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种CdS@DUT
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52异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)、将ZrCl4和2,6
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萘二羧酸按照摩尔比1.03:1
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1:1溶于DMF中，然后加入醋酸并超声混合均匀后，在118
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120℃条件下，进行溶剂热反应得到DUT
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52微晶，然后洗涤、干燥；步骤(2)、将Cd(COOCH3)2·
2H2O分散到无水乙醇中，再加入步骤(1)获得的DUT
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52微晶，DUT
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52微晶的浓度为3.8mg/ml
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4.2mg/ml；然后温度为80
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100℃的油浴锅中加热搅拌，之后滴加硫代乙酰胺，其中Cd(COOCH3)2·
2H2O与硫代乙酰胺的摩尔为1.1:1
‑
1:1，回流反应后...

【专利技术属性】
技术研发人员：段春迎，白峰坤，景旭，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：