一种异质结型多孔液体的制备方法及其应用技术

本发明专利技术属于环境与能源材料合成技术领域，具体涉及一种异质结型多孔液体的制备方法及其应用

【技术实现步骤摘要】
一种异质结型多孔液体的制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于环境与能源材料合成
，具体涉及一种异质结型多孔液体的制备方法及其应用
。

技术介绍

[0002]近年来，人类的生产和发展导致大气中
CO2的排放量不断增加
。
过量的
CO2排放引发了全球变暖等一系列问题，对动植物的生长
、
人类的生存以及社会经济的可持续发展都带来了负面影响
。
为了应对这一挑战，开发了光催化
CO2还原技术，利用太阳能将
CO2转化为燃料或其他有价值的化学品
。
光催化
CO2还原技术在降低
CO2浓度
、
转化太阳能为绿色燃料以及实现
CO2资源化利用等方面具有重要的意义
。
这项技术的研究和应用对于解决全球变暖问题和促进可持续发展具有潜在的巨大影响
。
[0003]目前，
UIO
‑
66
在光催化
CO2还原领域的研究已经取得了进展
。
但是，
UIO
‑
66
不能很好地分散在溶液中，并易发生结构坍塌
。
而且，
UIO
‑
66
在液相中的反应属于非均相反应
。
非均相反应通常发生在两相界面，这些都会导致较低的催化效率
。
因此，开发一种能够在均相反应中具有良好的化学稳定性和分散性的光催化剂意义重大
。
通过构建具有亲水基团的
UIO
‑
66
基的多孔液体，不仅能够提高材料在水中的分散性和稳定性，还可以将光催化
CO2还原反应从非均相反应转化为均相反应
。
提高光催化材料对
CO2的吸附
。
更重要的是，较好的分散性能够避免在实验过程中的磁力搅拌过程，节约能源，进一步促进可持续发展
。
[0004]然而，目前
UIO
‑
66
基的多孔液体的光催化性能较弱，主要是由于光生电子的迁移困难，电子与空穴的复合严重，导致反应速率缓慢
。
因此，若能在材料中引入缺陷，便能够显著提高催化剂起光吸收能力以及光生载流子的分离能力，进一步提高起光催化还原
CO2的能力
。
与此同时，在光催化材料的合成过程中通过引入聚离子液体作为液态端来合成多孔液体，由于聚离子液体是一种有机半导体，具有还原活性，聚离子液体可以与
UIO
‑
66
基光催化剂构建异质结，抑制光生电荷复合，提高载流子分离效率，从而实现高效的
CO2还原活性
。
[0005]因此，引入具有亲水基团的
UIO
‑
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多孔液体光催化剂
。
其具有良好的亲水性，促进光催化剂在水中更好的分散，不仅能过提高光催化剂对
CO2的吸附，还可以避免还原过程中的磁力搅拌过程，有利于促进可持续发展
。
同时，形成的缺陷和
Z
型异质结的构建有效抑制了光生电子
‑
空穴对的复合，促进了光催化剂上电子的富集，提升了材料的光催化能力
。
目前，尚无关于异质结型
UIO
‑
66
基多孔液体光催化剂的报道
。

技术实现思路

[0006]为了解决催化剂在水中分散性差，光生电子
‑
空穴对易复合的问题，实现
CO2的高效转化，本专利技术以带有配体缺陷的
NH2‑
UIO
‑
66
‑
LV
为载体，通过与
[M2070][PSS]PIL
原位耦合合成多孔液体光催化剂
(NH2‑
UIO
‑
66
‑
LV PL)。
由于
[M2070][PSS]PIL
良好的亲水性，促进了
NH2‑
UIO
‑
66
‑
LV PL
在水中更好的分散，从而有利于其在无搅拌的情况下在水相中进行均相光催化
CO2还原反应
。
同时，
NH2‑
UIO
‑
66
‑
LV
和
[M2070][PSS]PIL
形成的
Z
型异质结的构建有
效抑制了光生电子
‑
空穴对的复合，促进了
NH2‑
UIO
‑
66
‑
LV
上电子的富集
。
因此，
NH2‑
UIO
‑
66
‑
LV PL
相比于
NH2‑
UIO
‑
66
‑
LV
和
[M2070][PSS]PIL
具有更高的光催化
CO2还原性能，其
CO
和
CH4产率，分别为
30.33
μ
mol/g/h
和
5.62
μ
mol/g/h。
[0007]本专利技术还提供了一种异质结型多孔液体的制备方法，按照下列步骤进行：
[0008]步骤
1:NH2‑
UIO
‑
66
‑
LV
的合成：
[0009]将四氯化锆和2‑
氨基对苯二甲酸溶于
N,N
‑
二甲基甲酰胺中，再加入甲酸作为调节剂，经超声处理后，将所得混合溶液转移到聚四氟乙烯高压釜中，并将反应釜放入烘箱中在一定温度下进行反应，反应结束后离心收集反应釜中产物，并用
N,N
‑
二甲基甲酰胺
、
丙酮和乙醇依次洗涤，洗涤后的产物经干燥后再于
N2气氛下进行煅烧，煅烧后的产物即为
NH2‑
UIO
‑
66
‑
LV
；
[0010]步骤
2:[M2070][PSS]PIL
的合成：
[0011]将聚醚胺加入到
PSS(
聚
(4
‑
苯乙烯基磺酸
))
溶液中，然后再加入去离子水，经超声处理使其充分溶解，得到混合溶液；最后将混合溶液在一定温度下进行油浴蒸发水分，蒸发后所得的溶液记为
[M2070][PSS]PIL
；
[0012]步骤
3:
异质结型多孔液体
(NH2‑
UIO
‑
66
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种异质结型多孔液体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤
1:NH2‑
UIO
‑
66
‑
LV
的合成：将四氯化锆和2‑
氨基对苯二甲酸溶于
N,N
‑
二甲基甲酰胺中，再加入甲酸作为调节剂，经超声处理后，将所得混合溶液转移到聚四氟乙烯高压釜中，并将反应釜放入烘箱中在一定温度下进行反应，反应结束后离心收集反应釜中产物，并用
N,N
‑
二甲基甲酰胺
、
丙酮和乙醇依次洗涤，洗涤后的产物经干燥后再于
N2气氛下进行煅烧，煅烧后的产物即为
NH2‑
UIO
‑
66
‑
LV
；步骤
2:[M2070][PSS]PIL
的合成：将聚醚胺加入到聚
(4
‑
苯乙烯基磺酸
)
溶液中，然后再加入去离子水，经超声处理使其充分溶解，得到混合溶液；最后将混合溶液在一定温度下进行油浴蒸发水分，蒸发后所得的溶液记为
[M2070][PSS]PIL
；步骤
3:
异质结型多孔液体的合成：首先，将步骤1制备的
NH2‑
UIO
‑
66
‑
LV
和步骤2制备的
[M2070][PSS]PIL
分别溶解在去离子水中，分别对其进行超声处理后得到
NH2‑
UIO
‑
66
‑
LV
悬浮液和
[M2070][PSS]PIL
溶液；然后，将
NH2‑
UIO
‑
66
‑
LV
悬浮液加入
[M2070][PSS]PIL
溶液中，搅拌均匀得到混合溶液；再将混合溶液在一定温度下进行油浴蒸发溶剂；将蒸发后所得溶液在一定温度下进行真空干燥，得到异质结型多孔液体，记为
NH2‑
UIO
‑
66
‑
LV PL。2.
根据权利要求1所述的异质结型多孔液体的方法，其特征在于，步骤1中，所述四氯化锆
、2
‑
氨基对苯二甲酸
、N,N
‑
二甲基甲酰胺和甲酸的用量比为：
1mmol
：
1mmol
：
100mL
：
4.3mL。3.
根据权利要求1所述的异质结型多孔液体的方法，其特征在于，步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：逯子扬，徐阳锐，任叶炜，王云涛，魏炳辉，程煜，金杰，刘馨琳，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：