[发明专利]一种多酸基铁金属有机杂化材料制备及光催化应用

说明书

一种多酸基铁金属有机杂化材料制备及光催化应用，本发明涉及一种以多酸基铁金属有机杂化材料。本发明的目的是解决现有技术合成的光催化产氢材料的禁带宽度较宽、光生电子空穴易复合以及质子还原的表面反应较难等，导致现有的光催化产氢材料不产氢或产氢量较低等问题。本专利设计与研制了一种多酸基金属有机杂化材料的化学式为(H₂SiW₁₂O₄₀)[Fe(pzta)₃]₂·4H₂O。合成方法：将硅钨酸、氯化铁、有机配体5‑(2‑吡嗪基)‑1,2,4‑三唑溶解到去离子水中，调节pH为2.0，在温度为160℃下反应3天。本发明可获得一种多酸基铁金属有机杂化材料。

技术领域

本发明一种硅钨酸盐构筑的多酸基铁金属有机杂化材料。

背景技术

面临着环境和能源的双重挑战，因此，当今的关键问题就是寻找和利用清洁、安全、可再生的新能源。然而大自然的太阳能是普遍存在的，是一种可再生能源，也是一种环境友好和绿色清洁的能源。光催化可以将太阳能转换成氢气和氧气能源或者高附加值的化学产品，越来越受到化学家和材料科学家的关注。要实现高效率的光催化转化太阳能，光催化剂的设计是核心问题。

多金属氧酸盐(POMs)是一类具有优异物理化学性质的无机功能材料，包括可调节的酸度、氧化还原特性、抗氧化性、热稳定性和良好的光电性能，成为构造新型功能晶态材料的重要无机建筑基元。金属有机配合物作为一种新型材料易分离、浸出问题较少、可重复使用、减少废物、绿色和清洁。金属有机配合物由于具有高的比表面积、高稳定性和排列有序得孔道，可以将功能性的POMs以模板单元和金属有机配合物材料相结合构建多酸基金属-有机杂化材料。多酸基金属-有机杂化材料结合了多酸和金属有机配合物的优异性能，二者的结合利于结构的稳定性和功能的多样性，不仅能充分发挥各自的优点，又克服了各自的不足，实现了二者功能上的结合。从性质角度讲，这类晶态材料既具备了多酸本身的优异性能，同时也体现出了金属有机配合物的卓越性质，使得多酸基金属-有机杂化功能材料具有更好的光催化应用前景。

发明内容

本发明的目的是要解决利用现有技术合成多酸基铁金属有机杂化材料的难度大和传统多酸作为光催化剂分解水产氢催化活性差的问题，而提供一种多酸基铁金属有机杂化材料制备及光催化应用。

一种多酸基铁金属有机杂化材料的化学式为(H₂SiW₁₂O₄₀)[Fe(pzta)₃]₂·4H₂O，其中，pzta 为5-(2-吡嗪基)-1,2,4-三唑；晶系为单斜；空间群为C2/c；单胞参数为α＝90(5)，β＝107.033(5)，γ＝90(5)，z＝4。

一种多酸基铁金属有机杂化材料的制备方法，其特征在于一种具有光催化分解水制氢气效果的多酸基铁金属有机杂化材料的制备方法按以下步骤完成的:

一、制备pH值为2.0的反应液:将硅钨酸、氯化铁、5-(2-吡嗪基)-1,2,4-三唑有机配体溶解到去离子水中，得到反应液；将反应液pH值调节至2.0，得到pH值为2.0反应液；

步骤一中所述的硅钨酸与金属铁盐的摩尔比为:0.1:(0.2～1)；

步骤一中所述的硅钨酸与5-(2-吡嗪基)-1,2,4-三唑有机配体的摩尔比为:0.1:(0.2～ 0.5)；

步骤一中所述的硅钨酸的物质的量与蒸馏水的体积比为:0.1mmol:(20ml～35ml)；

二、将pH值为2.0的反应液加入到聚四氟乙烯的反应釜中，再在160℃下反应3天，冷却降温至室温得到橙红色长条晶体即为多酸基铁金属有机杂化材料；