NH2-UiO-66/PyCD-COF异质结光催化剂及其制备方法、应用技术

本发明专利技术公开一种NH2‑

【技术实现步骤摘要】
NH2‑
UiO
‑
66/PyCD
‑
COF异质结光催化剂及其制备方法、应用


[0001]本专利技术涉及异质结光催化剂
，具体地指一种用于光催化产氢的NH2‑
UiO
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66/PyCD
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COF异质结光催化剂及制备方法、应用。

技术介绍

[0002]太阳能驱动的光催化制氢(H2)是一种清洁、经济、环保的策略，将可再生太阳能转化为可储存、可运输的化学能被认为是缓解全球环境污染和能源贫困问题的有效策略。通过转化来解决全球能源和环境问题。将取之不尽的太阳能转化为绿色无碳的氢燃料。但是，光催化产氢反应涉及的步骤多，光生电子
‑
空穴对复合几率高导致其较难发生且性能低。这项有前途的技术的核心挑战在于开发高效、廉价和可靠的光催化剂，以产生与传统化石燃料相当的H2燃料。
[0003]共价有机框架材料(Covalent
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organic framework，缩写为COFs)是近年来迅速发展起来的一种新型可见光响应型非金属聚合物，具有明显的多孔结构和光化学稳定性，可调节的孔隙率，可修饰的骨架和原子精确的结构而备受关注。首次制备了一种本身在紫外可见光下具备光解水产氢能力的PyCD
‑
COF。但是，单一的PyCD
‑
COF光催化剂也面临一些问题，比如光生电子
‑
空穴对的复合几率高和光催化产氢性能低。为了改善这一问题，提高光催化产氢性能，构筑异质结光催化剂是一种简单易行的方法。
[0004]如Kampouri S等人(Kampouri S,Ebrahim F M,Fumanal M,et al.Enhanced visible
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light
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driven hydrogen production through MOF/MOF heterojunctions[J].ACS Applied Materials&Interfaces,2021,13(12):14239
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14247.)报道，虽然构筑了MIL
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167/MIL
‑
125
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NH2异质结，具有比较好的光电性能，但仍然存在合成工艺比较复杂，比表面积小、光吸收范围较窄、光生电子
‑
空穴复合几率较高等问题。
[0005]因此，需要开发出一种制备工艺简单、操作性强、成本低的用于NH2‑
UiO
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66/PyCD
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COF异质结光催化剂，相比于单一PyCD
‑
COF能减少光催化过程中光生电子
‑
空穴对的复合，具有优异的光催化产氢性能。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的就是要解决上述
技术介绍
的不足，提供一种制备工艺简单、操作性强、成本低的NH2‑
UiO
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66/PyCD
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COF异质结光催化剂，相比于单一PyCD
‑
COF能减少光催化过程中光生电子
‑
空穴对的复合，具有优异的光催化产氢性能。
[0007]本专利技术的技术方案为：一种用于光催化产氢的NH2‑
UiO
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66/PyCD
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COF异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0008]S1、将氯化锆加入DMF与盐酸的混合溶液中，超声溶解得到溶液A；将2
‑
氨基对苯二甲酸加入DMF中超声溶解得到溶液B；
[0009]S2、将溶液A和溶液B混合搅拌后转入内衬材质为聚四氟乙烯的水热反应釜中，在120～125℃条件下反应16～18h，反应完毕后降至室温，经离心收集沉淀物、洗涤、干燥得到
NH2‑
UiO
‑
66；
[0010]S3、将步骤S2所得的NH2‑
UiO
‑
66、1,3,6,8
‑
四(4
‑
甲酰基苯基)芘、2
‑
氯
‑
1,4
‑
对苯二胺加入含乙酸的邻二氯苯/正丁醇溶液中，将所得混合物放入Pyrex管中超声混合3～5分钟，用冷冻泵
‑
解冻技术对试管进行三次脱气，然后在真空下密封；
[0011]S4、将步骤S3所得混合物在120℃～130℃条件反应下3～5天，经离心收集沉淀物、洗涤、索氏提取、干燥得到NH2‑
UiO
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66/PyCD
‑
COF异质结光催化剂。
[0012]优选的，步骤S1中，所述DMF与盐酸的混合溶液为DMF与浓盐酸按体积比5:1混合形成，所述溶液A中每0.54mmol氯化锆对应使用30～50mL的DMF与盐酸的混合溶液，所述溶液B中每0.54mmol 2
‑
氨基对苯二甲酸对应使用10～20mL DMF。本专利技术中浓盐酸为市售质量分数36～38％的浓盐酸，AR级别。DMF为市售的N,N
‑
二甲基甲酰胺。
[0013]优选的，步骤S1中，所述氯化锆与2
‑
氨基对苯二甲酸的摩尔比为1:1。
[0014]优选的，步骤S2中，所述洗涤、干燥包括：将沉淀物用DMF洗涤，再在无水甲醇中浸泡24h后过滤，重复浸泡过滤多次以除去DMF；在60～70℃下真空干燥12～15h。
[0015]优选的，步骤S3中，所述1,3,6,8
‑
四(4
‑
甲酰基苯基)芘质量占NH2‑
UiO
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66、1,3,6,8
‑
四(4
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甲酰基苯基)芘质量和的50％～90％，所述2
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氯
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1,4
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对苯二胺与1,3,6,8
‑
四(4
‑
甲酰基苯基)芘摩尔比为0.2～0.3:1。
[0016]优选的，步骤S3中，含乙酸的邻二氯苯/正丁醇溶液为6mol/L的乙酸水溶液、邻二氯苯、正丁醇按体积比1:9:1混合得到，每84mg1,3,6,8
‑
四(4
‑
甲酰基苯基)芘对应使用1.1～2mL含乙酸的邻二氯苯/正丁醇溶液。
[0017]优选的，步骤S4中，所述洗涤、索氏提取、干燥包括：将沉淀物用无水四氢呋喃洗涤，用索氏提取器提取10～12h；100～120℃下真空干燥24～30h。
[0018]本专利技术还提供一种NH2‑
UiO
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66/PyCD
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COF异质结光催化剂，由以上任一所述用于光催化产氢的NH2‑
UiO
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66/PyCD
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COF异质结光催化的制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种NH2‑
UiO
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66/PyCD
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COF异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将氯化锆加入DMF与盐酸的混合溶液中，超声溶解得到溶液A；将2
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氨基对苯二甲酸加入DMF中，超声溶解得到溶液B；S2、将溶液A和溶液B混合搅拌后转入内衬材质为聚四氟乙烯的水热反应釜中，在120～125℃条件下反应16～18h，反应完毕后降至室温，分离固体产物后经洗涤、干燥得到NH2‑
UiO
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66；S3、将步骤S2所得的NH2‑
UiO
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66、1,3,6,8
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四(4
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甲酰基苯基)芘、2
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氯
‑
1,4
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对苯二胺加入含乙酸的邻二氯苯/正丁醇溶液中，将所得混合物放入Pyrex管中超声混合3～5分钟，用冷冻泵
‑
解冻技术对试管进行三次脱气，然后在真空下密封；S4、将步骤S3所得混合物在120℃～130℃条件反应下3～5天，分离固体产物后经洗涤、索氏提取、干燥得到NH2‑
UiO
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66/PyCD
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COF异质结光催化剂。2.如权利要求1所述的NH2‑
UiO
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66/PyCD
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COF异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述DMF与盐酸的混合溶液为DMF与浓盐酸按体积比5:1混合形成，所述溶液A中每0.54mmol氯化锆对应使用30～50mL的DMF与盐酸的混合溶液，所述溶液B中每0.54mmol 2
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氨基对苯二甲酸对应使用10～20mL DMF。3.如权利要求1所述的NH2‑
UiO
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66/PyCD
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COF异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述氯化锆与2
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氨基对苯二甲酸的摩尔比为1:1。4.如权利要求1所述的NH2‑
UiO
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66/PyCD
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COF异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述洗涤、干燥包括：将沉淀物用DMF洗涤，再在无水甲醇中浸泡24h后过滤，重复浸泡过滤多次以除去DMF；在60～70℃下真空干燥12～15h。5.如权利要求1所述的NH2‑
UiO
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66/PyCD
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COF异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述1,3,6,8
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四(4
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【专利技术属性】
技术研发人员：赵雷，吴海洋，何漩，牟迪，陈辉，方伟，杜星，王大珩，李薇馨，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：