[发明专利]磺化石墨烯基新型Ru(bpy)32+纳米非均相催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种非均相催化剂，尤其是一种新型磺化石墨烯基Ru(bpy)₃²⁺纳米非均相催化剂及其制备方法。

背景技术

光能是一种无毒和无污染的可再生能源，近年来利用可见光进行光催化有机合成的研究已成为有机化学研究的前沿课题和研究热点。钌吡啶光催化剂Ru(bpy)₃²⁺作为一种典型的可见光光敏剂，在光催化有机合成过程中可经可见光激发后由基态变为激发态，进而与还原性或氧化性的反应底物作用，实现有机底物之间的单电子转移过程（SET）。目前，该催化剂已被成功应用于各类光诱导的有机合成体系中。然而，该催化剂存在成本较高，应难以回收利用等缺点，造成了资源浪费和环境污染。为了克服上述不足，目前技术中大多采用多孔材料作为载体制备负载型钌吡啶光催化剂，但是这些催化剂均存在传质阻力大，光利用效率低的缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种磺化石墨烯基新型Ru(bpy)₃²⁺纳米非均相催化剂及其制备方法，以克服现有技术的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

一种磺化石墨烯基新型Ru(bpy)₃²⁺纳米非均相催化剂，包含：

磺化石墨烯基体，包含石墨烯基体及分布在所述石墨烯基体上的磺酸基；

以及，通过与所述磺酸基配合而连接在所述石墨烯基体上的Ru(bpy)₃²⁺基团，并且所述Ru(bpy)₃²⁺基团的活性位分散于所述石墨烯基体的二维平面之上。

进一步的，所述磺化石墨烯基新型Ru(bpy)₃²⁺纳米非均相催化剂具有单原子层的二维平面结构。

更具体的讲，所述磺化石墨烯基新型Ru(bpy)₃²⁺纳米非均相催化剂为黑色粉末固体，其在溶液中超声分散有单原子层的二维平面结构。

一种磺化石墨烯基新型Ru(bpy)₃²⁺纳米非均相催化剂的制备方法，包括：

取磺化石墨烯分散于含可溶性金属盐的溶液中，使分布在所述磺化石墨烯上的磺酸基与金属离子反应形成磺酸盐，

以及，将负载有所述磺酸盐的磺化石墨烯分散于含Ru(bpy)₃²⁺的溶液中，经离子交换反应，使所述磺化石墨烯负载的磺酸基与Ru(bpy)₃²⁺连接，获得所述磺化石墨烯基新型Ru(bpy)₃²⁺纳米非均相催化剂。

进一步的，所述可溶性金属盐包括氯化钠，但不限于此。

进一步的，所述磺化石墨烯基新型Ru(bpy)₃²⁺纳米非均相催化剂的制备方法包括：

取磺化石墨烯分散于饱和氯化钠溶液中，在50-80℃下持续搅拌，使分布在所述磺化石墨烯上的磺酸基与Na⁺反应形成磺酸钠盐，

以及，将负载有所述磺酸盐的磺化石墨烯分散于Ru(bpy)₃Cl₂·H₂O的水溶液中，在70-90℃持续搅拌，使所述磺化石墨烯负载的磺酸基与Ru(bpy)₃²⁺连接，获得所述磺化石墨烯基新型Ru(bpy)₃²⁺纳米非均相催化剂。

进一步的，所述磺化石墨烯基新型Ru(bpy)₃²⁺纳米非均相催化剂的制备方法包括如下步骤：

（1）提供还原石墨烯，经磺化处理后，获得磺化石墨烯；

（2）取磺化石墨烯分散于饱和氯化钠溶液中，在50-80℃下持续搅拌，使分布在所述磺化石墨烯上的磺酸基与Na⁺反应形成磺酸钠盐；

（3）将负载有所述磺酸盐的磺化石墨烯分散于Ru(bpy)₃Cl₂·H₂O的水溶液中，在80℃持续搅拌，使所述磺化石墨烯负载的磺酸基与Ru(bpy)₃²⁺连接；