[发明专利]一种以石墨烯为电子介导的含铁硫簇合物的光致产氢催化体系、其制备方法及用途

权利要求书

1.一种以石墨烯为电子介导的含金属硫簇合物的光致产氢催化体系，其特征在于：包含与氧化石墨烯分别通过化学基团或化学键连接的金属硫簇合物和卟啉衍生物；

金属硫簇合物中的金属为铁；

卟啉衍生物选自具有光敏活性的下列化合物：四苯基卟啉(TPP)及其衍生物，四苯基卟啉锌(ZnTPP)及其衍生物，四苯基卟啉镁(MgTPP)及其衍生物，四苯基卟啉铁(FeTPP)及其衍生物，四苯基卟啉锰(MnTPP)及其衍生物，四苯基卟啉钌(RuTPP)及其衍生物，四苯基卟啉铜(CuTPP)及其衍生物，四苯基卟啉镍(NiTPP)及其衍生物；

所述衍生物为上述化合物的1个或多个苯基上被1个或多个选自下列的取代基取代后的化合物：F、Cl、Br、I、-COOR_b、-OH、SH、CN、NH₂、NO₂、任选被一个或多个R_a取代的C_1-40烷基、任选被一个或多个R_a取代的C_2-40烯基、任选被一个或多个R_a取代的C_2-40炔基、任选被一个或多个R_a取代的C_1-40烷基氧基、任选被一个或多个R_a取代的环烷基、任选被一个或多个R_a取代的C_6-20芳基、任选被一个或多个R_a取代的5-20元杂芳基，其中所述杂芳基包含1-5个独立选自N、O和S的杂原子；

每个R_a独立地选自C_1-40烷基、C_1-40烷氧基、C_2-40烯基、C_2-40炔基、C_3-20环烷基、F、Cl、Br、I、OH、SH、CN、NH₂、NO₂；

R_b独立地选自H、C_1-40烷基、C_2-40烯基、C_2-40炔基、C_3-20环烷基、3-20元杂环基、C_6-20芳基、5-20元杂芳基，其中所述杂环基和杂芳基包含1-5个独立选自N、O和S的杂原子。

2.权利要求1所述的催化体系，其中化合物的苯基在2、3和/或4位有取代基。

3.权利要求2所述的催化体系，其中所述包含与氧化石墨烯分别连接的金属硫簇合物和卟啉衍生物为纳米材料。

4.权利要求3所述的催化体系，其中所述金属硫簇合物具有下式所示的结构：

5.权利要求1-4任一项所述的催化体系，其中卟啉衍生物与氧化石墨烯通过-NHCO-基团连接，铁硫簇合物与氧化石墨烯通过共价键连接。

6.权利要求5所述的催化体系，其中-NHCO-基团中的-NH端与卟啉衍生物连接，CO-端与氧化石墨烯连接。

7.权利要求1-6任一项所述催化体系的制备方法，包括将金属硫簇合物与连接有卟啉衍生物的氧化石墨烯中的氧化石墨烯连接。

8.权利要求7所述的制备方法，包括如下步骤：将金属硫簇合物通过共价键连接到卟啉衍生物-NHCO-氧化石墨烯中的氧化石墨烯，获得所述催化体系。

9.权利要求8所述的制备方法，其中所述步骤在肌氨酸CH₃NHCH₂COOH的存在下进行。

10.权利要求9所述的制备方法，其中：

所述步骤在有机溶剂的存在下进行；

先将卟啉衍生物-NHCO-氧化石墨烯加入有机溶剂中得到混合液，然后与金属硫簇合物反应。