【技术实现步骤摘要】
【】本专利技术属于光催化分解水催化剂的制备与应用领域，尤其涉及一种在不含牺牲剂条件下的光催化全分解水的结构与制备方法。
技术介绍
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技术介绍
1、能源紧缺和环境污染等社会问题日益严重，迫切需要发展可再生能源替代化石能源。光催化分解水技术可以将太阳能转换为化学能生产清洁能源，因此光催化技术是解决当前面临的能源和环境问题的理想方式。尽管大多数光催化剂的导带与价带位置满足于光催化全分解水的条件，但是却只能产生氢气而不能产生氧气，这主要是由于光催化分解水产氧半反应是全分解水的速率控制步骤，因为产氧半反应过程包含o-h键的断裂以及o-o键的形成，并且o-o键的形成具有很高的能垒(≈700mv)。因此，研究光解水制氢技术的关键在于提高光催化分解水产氧半反应的效率，这对国家发展“绿氢”产业具有重要的现实意义和应用前景。有机半导体是一种新型的半导体材料，由于其具有质量轻、成本低、易加工、易成型、可柔性等特点，在光催化领域具有广泛的应用前景，是目前最有前途的半导体材料之一。苝酰亚胺类有机半导体作为光催化分解水催化剂具有如下一些优势。首先，具有适宜的禁带宽度，1.79ev的宽带使其具有很宽的本征光吸收范围(λ≈690nm)。其次，pdi的导带和价带位置跨越水分解的氧化和还原电位，满足光催化水分解的热力学要求。最后，苝酰亚胺的湾位结构活跃，易于通过有机官能团的功能化大幅度改变其能带结构调控化学性质。
2、通过以上分析，在现有的光催化分解水催化剂进行产氧半反应主要存在的问题为：较高的反应能垒使产氧反应活性较低并且在反应中无
技术实现思路
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技术实现思路
1、针对光催化分解水产氧半反应存在的问题，本专利技术提供了一种新型苝酰亚胺类光催化剂的制备方法。该方法制备简单，所制备的催化剂具有有效的提高那光催化分解水产氧的活性并避免了牺牲试剂使用的特点。
2、本专利技术是这样实现的。在苝酰亚胺的湾位引入官能团实现湾位的功能化，其制备过程如下：
3、步骤一，将苝四羧酸二酐放入含有浓硫酸的三口烧瓶中在室温下搅拌。在上述混合溶液中加入碘并继续搅拌。在室温下逐滴加入一定量溴并继续反应。待反应结束后加入冰水并用去离子水洗涤至中性，最后将得到的固体干。
4、步骤二，将尿素、一定量步骤一中制备的样品、无水醋酸锌和咪唑混合均匀后放入到反应釜中，并进行溶剂热反应。待降到室温后将固体放到盐酸溶液中静止过夜。将上述混合溶液用去离子水洗涤至中性后在100℃下干燥12小时。
5、步骤三，将一定量1,4-二氧六环、水加入到三口烧瓶中。而后将步骤二制备的样品、碳酸钾以及相应的硼酸试剂加入到上述混合溶液中，用氩气鼓泡一小时并用氩气回填。在上述混合溶液中加入四三苯基膦钯后继续用用氩气回填，在90℃下回流12小时。反应结束后将固体用四氢呋喃和去离子水洗涤数次，最后在100℃下干燥12小时即得到所需催化剂。
6、进一步，步骤三中采用的硼酸试剂为苯硼酸，吡啶硼酸和嘧啶硼酸中的一种或几种。
7、本专利技术的目的在于提供一种在不含牺牲试剂和可见光条件下的光催化分解水产氧催化剂。其主要方式是通过对苝酰亚胺的湾位进行功能化，通过引入不同的官能团使得内部电子发生重新排列，从而优化催化剂的能带结构，进而使得整个催化剂在可见光下实现高效的光催化分解水产氧反应。所述催化剂具有制备方式简单、活性高、稳定性好、可见光响应的特点。
8、结合上述的技术方案和解决的技术问题，本专利技术所要保护的技术方案所具备的优点和积极效果为：
9、1、本专利技术通过简单低成本的方式制备了具有高活性的光催化分解水产氧催
10、化剂。通过在苝酰亚胺的湾位引入有机官能团，促进了分子内电子的重
11、新排布，引入了内建电场，在可见光的照射下光生-电子空穴更易发生分
12、离。进而提高了光催化分解水的活性。与此同时，本催化剂在光催化分
13、解水中可以有效的避免牺牲试剂的使用，有效的降低光催化分解水的成
14、本，具有工业化的潜质。
15、2、本专利技术的技术方案转化后的预期收益和商业价值：采用本方案完成的湾
16、位功能化苝酰亚胺能够有效的提高光催化分解水产氧的活性和稳定性，拓宽光响应范围的同时避免了牺牲试剂的使用，具有价高的商业价值。
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1.一种湾位取代苝酰亚胺类光催化分解水催化剂的制备方法包括：
2.如权利要求1所述湾位取代苝酰亚胺类光催化分解水催化剂的制备方法具体包括：
3.如权利要求1所述湾位取代苝酰亚胺类光催化分解水催化剂的制备方法其特征在于将苝酰亚胺的湾位通过官能团进行功能化，促进分子内电子传输的同时提高光催化分解水产氧的活性。
4.如权利要求2所述的湾位取代苝酰亚胺类光催化分解水催化剂的制备方法中步骤三采用的苯硼酸，吡啶硼酸和嘧啶硼酸。
【技术特征摘要】
1.一种湾位取代苝酰亚胺类光催化分解水催化剂的制备方法包括：
2.如权利要求1所述湾位取代苝酰亚胺类光催化分解水催化剂的制备方法具体包括：
3.如权利要求1所述湾位取代苝酰亚胺类光催化分解水催化剂的制备方...
【专利技术属性】
技术研发人员：张杰，李严波，刘栋梁，
申请(专利权)人：电子科技大学长三角研究院湖州，
类型：发明
国别省市：
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