[发明专利]功能化的二维金属有机框架材料、合成及其应用

说明书

本发明公开了一种功能化的二维金属有机框架材料、合成及其应用，将Zn(NO₃)₂•6H₂O、Fe‑TCPP和二硫化钼量子点DMF溶液，置于N,N‑二甲基甲酰胺和乙醇的混合溶剂中，在80±5℃条件下反应24±2h，离心、清洗、真空干燥后得到产物。本发明成功合成了一种以三价铁作为氧化还原中心的二维金属有机框架化合物，并通过在合成过程中加入二硫化钼量子点溶液，将二硫化钼量子点负载金属有机框架化合物结构当中，通过这种框架化的作用使得Fe‑TCPP的分子间堆叠作用明显减少，并且成功的将二硫化钼量子点负载到MOF结构中，有效提高了催化还原二氧化碳的性能。

技术领域

本发明属于二氧化碳催化还原剂的制备技术领域，涉及一种掺杂二硫化钼量子点的二维金属有机框架化合物、制备方法及其应用。

背景技术

铁卟啉对于二氧化碳具有良好的催化还原效果，并且，将单纯的卟啉合成出具有复合结构的催化剂，在提高其催化能力的同时，还可以对还原产物产生一定的筛选作用，这也是目前二氧化碳还原的一个新的研究方向。但其还原产物复杂限制了其发展。并且，对于单纯的卟啉结构来说，存在分子之间极易产生共轭作用，使得其电子传输能力较差，同时使得卟啉分子之间极易产生明显的堆叠作用，这使得大量具有活性的金属中心被包埋在块状结构内部，导致材料的催化活性中心暴露不充分，进一步降低了其二氧化碳还原效果。因此，电子传输能力的限制以及活性中心的充分暴露问题也是限制此类材料进一步发展应用的主要瓶颈问题。现有的铁卟啉二氧化碳催化还原剂还原产物复杂、电子传输能力较差、材料的催化活性中心暴露不充分导致二氧化碳还原效果不佳,电子传输能力不佳，其催化活性中心不能充分暴露，还原产物复杂，选择性低。

发明内容

针对现有材料的缺点，本发明提供了一种可有效提高材料的电子传输能力的合成方法，这种合成方法可改善材料的三维结构将其催化活性位点充分暴露，并对还原产物有一定选择性。本发明合成了一种二硫化钼量子点功能化的二维金属有机框架化合物，其具有很强的电子传输能力和良好的二氧化碳还原效果。

本发明的技术方案如下：

一种掺杂二硫化钼量子点的二维金属有机框架化合物及其制备方法，包括如下步骤：

将Zn(NO₃)₂•6H₂O、Fe-TCPP（内消旋-四苯基羧基卟啉铁）和二硫化钼量子点DMF溶液（MQDs溶液），置于N,N-二甲基甲酰胺（DMF）和乙醇的混合溶剂中，在80±5℃条件下反应24±2h，离心、清洗、真空干燥后得到产物。

进一步的，二硫化钼量子点DMF溶液中二硫化钼与DMF的质量比为1:100。

进一步的，MQDs溶液和Fe-TCPP的质量比为1~3：1~4。

进一步的，N,N-二甲基甲酰胺和乙醇的混合溶剂中N,N-二甲基甲酰胺和乙醇的体积比为1：1。

进一步的，Zn(NO3)2•6H2O和Fe-TCPP的摩尔比2：1。

上述制备方法制备的二维金属有机框架化合物可作为催化剂催化还原二氧化碳。

与现有技术相比，本发明具有以下显著效果：

（1）合成了一种以三价铁作为氧化还原中心的二维金属有机框架化合物，并通过在合成过程中加入二硫化钼量子点溶液，成功的将二硫化钼量子点负载金属有机框架化合物结构当中。通过这种框架化的作用使得Fe-TCPP（内消旋-四苯基羧基卟啉铁）的分子间堆叠作用明显减少，并且成功的将二硫化钼量子点负载到MOF结构中。通过对其结构进行一系列的表征发现，其具有稳定的二维结构和成功负载至其结构中的二硫化钼量子点。

（2）进一步对其电化学催化性质的研究发现，这是一种具有良好的二氧化碳还原性能的二维金属有机化合物。