[发明专利]一种三维非贯穿磷钼酸基铜晶态催化材料及其制备方法

说明书

一种三维非贯穿磷钼酸基铜晶态催化材料及其制备方法，属于催化材料制备技术领域。所述方法步骤如下：制备pH值为3.2的反应液：将磷钼酸、金属铜盐以及4‑氨基‑4H‑1，2，4‑三氮唑溶解到去离子水中，在常温条件下搅拌3h，再用氢氧化钠溶液与盐酸溶液将pH值调节至3.2，得到反应液；将反应液加入到聚四氟乙烯的反应釜中，在160℃温度下反应4天，自然冷却至室温，得到红色八面体晶体，即为三维非贯穿磷钼酸基铜晶态催化材料。本发明的优点为：多酸基金属有机框架材料在合成过程中易形成互穿结构，本发明制备的催化材料结构新颖，致密，活性位点多，有益于提高电催化水解析氢性能。

技术领域

本发明属于催化材料制备技术领域，具体涉及一种三维非贯穿磷钼酸基铜晶态催化材料及其制备方法。

背景技术

随着化石燃料的日益消耗以及坏境污染的不断加剧，氢气作为一种清洁的可再生能源，进入了大家的眼帘。氢气的制备方法多种多样，目前研究比较多的两种方法为电催化水产氢与光催化水产氢。光催化产氢的原理是催化剂被紫外光激发产生电子和空穴，光生电子通过外电路转移到对电极上从而将H₂O还原成H₂，而空穴在催化剂电极上将H₂O氧化为O₂。电催化产氢是溶液中的H⁺与催化剂的活性位点相结合产生H₂的过程。与光催化产氢相比电催化产氢具有制备过程简单、产物纯度高、绿色环保的特点，但是传统的电催化产氢催化剂为价格昂贵的Pt基贵金属催化剂，不适用于工厂的大规模生产，所以开发一种价格低廉，绿色环保的高效析氢催化剂依旧是目前的一大挑战。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的产氢催化剂成本较高的问题，提供一种三维非贯穿磷钼酸基铜晶态催化材料及其制备方法，所述催化材料具有良好的电催化产氢性能。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种三维非贯穿磷钼酸基铜晶态催化材料，所述催化材料的分子式为Cu^I₅[HPMo^VI₉Mo^V₃O₄₀][C₂N₄H₄]₆，其中，C₂N₄H₄为4-氨基-4H-1，2，4-三氮唑，晶系为三方晶系，空间群为P-31c，晶胞参数为α＝90°，β＝90°，γ＝120°，Z＝2。

一种上述的三维非贯穿磷钼酸基铜晶态催化材料的制备方法，所述方法步骤如下：

步骤一、制备pH值为3.2的反应液：将磷钼酸、金属铜盐以及4-氨基-4H-1，2，4-三氮唑溶解到去离子水中，在常温条件下搅拌3h，再用氢氧化钠溶液与盐酸溶液将pH值调节至3.2，得到反应液；

步骤二、将反应液加入到聚四氟乙烯的反应釜中，在160℃温度下反应4天，自然冷却至室温，得到红色八面体晶体，即为三维非贯穿磷钼酸基铜晶态催化材料。

本发明相对于现有技术的有益效果为：多酸基金属有机框架材料在合成过程中易形成互穿结构，本发明制备的催化材料结构新颖，致密，活性位点多，有益于提高电催化水解析氢性能。

附图说明

图1为本发明制备的催化材料在显微镜下的形貌示意图；

图2为本发明制备的催化材料的不对称结构示意图，其中1-C、2-N、3-P、4-O、5-Mo、6-Cu；

图3为本发明制备的催化材料的不同配位环境的Cu离子，以及分别与之发生配位的N1、N2原子与O8，即金属有机框架结构示意图；

图4为本发明制备的催化材料中单个多酸与有机配体的配位结构示意图；