用于高效制氢的Ni-MOF/MoO3金属有机复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于光催化水解制氢技术领域，涉及用于高效制氢的Ni

【技术实现步骤摘要】
用于高效制氢的Ni
‑
MOF/MoO3金属有机复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于光催化水解制氢
，涉及用于高效制氢的Ni
‑
MOF/MoO3金属有机复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]过去十年来，化石燃料的消耗和燃料燃烧产生的废气已成为环境问题的两大挑战。开发环保型新型可再生能源迫在眉睫。基于半导体的光催化技术是将太阳能转化为清洁无污染的H2能源以满足日益增长的全球能源需求的有效途径。资源的严重短缺甚至枯竭引起了人们对光催化技术的关注。高效清洁的技术可以在不加重社会负担的情况下有效降低污染物，改善环境。光催化水解制氢是解决环境问题和全球能源危机的潜在有效途径，因此，迫切需要一种高效的光催化水分解制氢方法。金属有机骨架(MOF)是一类新型的多孔材料，由金属
‑
氧簇和有机配体组成，因其具有比表面积大、结构和功能可调变等优点，在光催化水分解领域逐渐崭露头角。然而由于较快的电子空穴复合和较低的催化活性，大大制约了其光催化产氧中的应用。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种用于高效制氢的Ni
‑
MOF/MoO3金属有机复合材料及其制备方法，通过复合材料中MoO3以纳米棒及纳米片状态负载在Ni
‑
MOF的表面上，不仅兼具高的比表面积，化学稳定性和光催化性能，而且所提供的光催化剂有效抑制了光生电子空穴对的复合，具有良好的可见光光催化活性。
[0004]为了实现上述的目的，本专利技术采用了以下的技术方案：
[0005]一种用于高效制氢的Ni
‑
MOF/MoO3金属有机复合材料，复合材料中Ni
‑
MOF与MoO3的质量比为5
‑
8:5
‑
2。
[0006]进一步的，Ni
‑
MOF与MoO3的质量比为7:3。
[0007]本专利技术的Ni
‑
MOF/MoO3复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008](1)将适量的MoO3分散在去离子水中，超声处理以形成分散均匀的溶液(超声时间一般30分钟)；
[0009](2)将适量的Ni(NO3)2溶液和对苯二甲酸溶液加入去离子水中，并在室温下充分搅拌(搅拌目的为促进物料均匀分散，提高Ni(NO3)2在MoO3上的负载量和负载均匀性，搅拌时间一般1小时左右)；
[0010](3)将适量的PVP
‑
K30溶液滴加到步骤(2)搅拌后的溶液中，最后添加DMF，将所得混合物在室温下剧烈搅拌(搅拌目的为促进物料均匀分散，充分发挥PVP
‑
K30作用，保证后续充分反应，优选超声处理，搅拌时间一般1小时)；
[0011](4)放入烘箱充分水热反应(反应条件优选148
‑
152℃反应9.5
‑
10.5h)；
[0012](5)通过离心收集所得固体，并用甲醇和去离子水洗涤数次；
[0013](6)最后，干燥(具体的，产物放在60℃下干燥12小时)即可得到Ni
‑
MOF/MoO3复合
材料。
[0014]本专利技术还提供了上述复合材料在光催化水解制氢中的应用。
[0015]本专利技术所制备的Ni
‑
MOF/MoO3复合材料尤其是比例为7：3，在加入三乙醇胺搅拌5mim后汞灯光照2h时产氢效率可达98％。在相同的反应条件下，其产氢效率是Ni
‑
MOF的7倍。可以看出，高孔隙率的Ni
‑
MOF和带隙适当的MoO3的结合，不仅提高了吸附能力，而且有效地分离了光电子空穴，从而增强了其吸附能力、容量和光催化活性。其他的，通过简单的研磨将Ni
‑
MOF粉末和MoO3粉末混合在一起，在相同的反应条件下，产氢效率约为70％，效果不如本专利技术材料，这主要是因为复合方法主要影响材料间分子作用力效果，即复合效果，从而一定程度影响复合材料的光催化产氢效果。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：利用简单水热法制备Ni
‑
MOF/MoO3复合材料，形貌为附着结构，该材料具有吸附和光催化性能高，稳定性好等优点。
附图说明
[0017]图1Ni
‑
MOF,MoO3,MNM(50),MNM(40),MNM(30)和MNM(20)的XRD图像；
[0018]图2Ni
‑
MOF,MNM(50),MNM(40),MNM(30)和MNM(20)的FT
‑
IR图像曲线；
[0019]图3MNM(30)的TEM图谱；
[0020]图4MNM(30)的SEM图像；
[0021]图5Ni
‑
MOF,MoO3,MNM(30)的XPS图谱；
[0022]图6Ni
‑
MOF,MoO3,MNM(50),MNM(40),MNM(30)和MNM(20)的产氢效率图像；
[0023]图7Ni
‑
MOF,MoO3,MNM(30)的BET图；
[0024]图8Ni
‑
MOF,MoO3,MNM(50),MNM(40),MNM(30)和MNM(20)的固体紫外图；
[0025]图9Ni
‑
MOF,MoO3,MNM(30)的电化学图；
[0026]图10MNM(30)的循环实验图及光催化前后复合材料的XRD图；
[0027]图11MNM(30)的莫特肖特图及导带价带分析图。
具体实施方式
[0028]本专利技术下面结合实施例作进一步详述：
[0029]本专利技术通过使用D/MAX2500衍射仪(日本Rigaku)记录材料的晶相以获得X射线衍射(XRD)图案。使用Spectrum One FTIR分光光度计(PerkinElmer，美国)绘制傅立叶变换红外(FTIR)光谱。使用Shimadzu Uv
‑
2550记录紫外可见(Uv
‑
vis)漫反射光谱(DRS)。用爱丁堡FL/FS900分光光度计检测样品的PL光谱。使用ESCALAB 250Xi分析仪对化学成分和化合价态进行X射线光电子能谱(XPS)分析。使用透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)结合能量色散谱(EDS)分析微观形态。
[0030]本专利技术还提供了所制备复合材料在光催化水解制氢中的应用性能分析。以三乙醇胺(TEOA)溶液为牺牲试剂，对催化剂的析氢活性进行了评价。将样品(20mg)加入62mL石英瓶中，其中含有30mL TEOA水溶液(15体积％)。试验前，用超声波将混合物均质，将瓶子中完全抽成真空状态。最后，将石英瓶置于以5W LED为光源的多通道反应系统中。这个采用气相色谱法(天美GC7900、TCD、13X柱)，采用外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于高效制氢的Ni
‑
MOF/MoO3金属有机复合材料，其特征在于：复合材料中Ni
‑
MOF与MoO3的质量比为5
‑
8:5
‑
2；复合材料通过如下方法获得：(1)将适量的MoO3分散在去离子水中，超声处理以形成分散均匀的溶液；(2)将适量的Ni(NO3)2溶液和对苯二甲酸溶液加入去离子水中，并在室温下充分搅拌；(3)将适量的PVP
‑
K30溶液滴加到步骤(2)搅拌后的溶液中，最后添加DMF，将所得混合物在室温下剧烈搅拌；(4)放入烘箱充分水热反应，再分离、纯化、干燥。2.根据权利要求1所述的用于高效制氢的Ni
‑
MOF/MoO3金属有机复合材料，其特征在于：Ni
‑
MOF与MoO3的质量比为7:3。3.根据权利要求1所述的用于高效制氢的Ni
‑
MOF/MoO3金属有机复合材料，其特征在于：步骤(3)中剧烈搅拌方式为超声。4.根据权利要求1至3中任一项所述的Ni
‑
MOF/MoO3复合材料的...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯胜，吴凯迪，汴兆伟，汪海洪，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：