[发明专利]一种金属有机骨架光催化产氢复合材料及其制法在审

专利信息
申请号: 201910991462.7 申请日: 2019-10-18
公开(公告)号: CN110721747A 公开(公告)日: 2020-01-24
发明(设计)人: 张贵勇 申请(专利权)人: 张贵勇
主分类号: B01J31/22 分类号: B01J31/22;B01J31/38;C01B3/04
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 450003 河南省郑州*** 国省代码: 河南;41
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摘要:
搜索关键词: 二氧化钛纳米棒 金属有机骨架 光催化 复合材料 产氢 制法 空穴 催化活性位点 光辐射 产氢材料 催化反应 反应底物 分离效率 分散均匀 光生电子 活性位点 孔道结构 配方原料 有机配体 正八面体 锥形结构 规整 大颗粒 硫酸汞 水分子 团聚 迁移 传输
【说明书】:

发明涉及光催化产氢材料技术领域,且公开了一种金属有机骨架光催化产氢复合材料及其制法,包括以下配方原料:二氧化钛纳米棒、硫酸汞、有机配体。该一种金属有机骨架光催化产氢复合材料及其制法,金属有机骨架Hg3(TATAB)2是稳定的正八面体锥形结构,具有大量规整的孔道结构和巨大的比表面积,使其具有密度高和分散均匀的催化活性位点,促进了反应底物和产物的传输和迁移,提高了光生电子和空穴的分离效率,加快催化反应的进行,Hg3(TATAB)2均匀地分散在二氧化钛纳米棒的表面,避免了Hg3(TATAB)2在反应过程中容易团聚成大颗粒的现象,均匀分布的Hg3(TATAB)2增大了与光辐射和水分子直接接触的活性位点,使二氧化钛纳米棒与Hg3(TATAB)2之间能够高效地进行电子的转移。

技术领域

本发明涉及光催化产氢材料技术领域,具体为一种金属有机骨架光催化产氢复合材料及其制法。

背景技术

TiO2单晶电极光催化分解水从而产生氢气,使太阳能直接分解水制氢成为可能性,近年来光催化分解水制氢的研究中,在光催化剂的合成、改性等方面取得了很大的进展,光催化反应将中水分解成H2和O2属于高能垒反应,该类反应将光能转化为化学能,其原理为是光辐射在半导体上,当光辐射的能量大于半导体的禁带宽度时,半导体内的电子变为激发态,从价带跃迁到导带,水还原成H2,而空穴则留在价带,使电子和空穴发生分离,将水氧化生产成氧气。

目前光分解水产氢的催化剂主要有钽酸盐KTaO3、A2SrTa2O7·nH2O、铌酸盐Ba5LaTi2Nb3O18、钛酸盐、Au负载K2La2Ti3O10、多元硫化物Cu掺杂ZnSeS、金属有机骨架材料等,其中金属有机骨架是一种无机金属中心与桥连的有机配体通过自组装相互连接,形成的具有周期性网络结构的晶态多孔的有机-无机杂化材料,在光照下,有机配体向金属中心传递电荷过程中,会产生高活性电子和空穴,从而使金属有机骨架具有光催化活性,但是目前的金属有机骨架光催化剂在催化过程中,化合物容易团聚,分散性不佳,活性位点与光辐射和水分子接触不充分,降低了材料的催化效果,并且产生的光生电子和空穴很容易复合,光催化活性较低,降低了光催化制氢的效率和性能,同时目前大多数金属有机骨架光催化剂的结构和化学稳定性较差,降低了光催化剂在实际应用过程中的实用性和耐久性。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足,本发明提供了一种金属有机骨架光催化产氢复合材料及其制法,解决目前的金属有机骨架光催化剂在催化过程中,化合物容易团聚,分散性不佳,活性位点与光辐射和水分子接触不充分的问题,同时解决了金属有机骨架光催化剂的结构和化学稳定性较差,在实际应用过程中的实用性和耐久性不好的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种金属有机骨架光催化产氢复合材料及其制法,包括以下按重量份数计的配方原料,26-42份二氧化钛纳米棒、40-52份硫酸汞、18-22份有机配体,制法包括以及以下实验药品:蒸馏水、乙二醇、无水乙醇、氢氟酸溶液,钛酸异丙酯、十六烷基三甲基溴化铵、乙酸乙酯。

优选的,所述硫酸汞、蒸馏水、乙二醇、无水乙醇、乙酸乙酯、钛酸异丙酯、十六烷基三甲基溴化铵均为化学分析纯。

优选的,所述氢氟酸溶液质量分数≥45%。

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