[發(fā)明專利]一種以石墨烯為電子介導(dǎo)的含鐵硫簇合物的光致產(chǎn)氫催化體系、其制備方法及用途

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610070567.5
• 申請(qǐng)日: 2016-02-01
• 公開（公告）號(hào): CN105478168B
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閆敬;李瑞霞;尹一冰;梅順康
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J31/22
• 分類號(hào): B01J31/22;C01B3/04
• 代理公司: 北京知元同創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞;牛艷玲

1.一種以石墨烯為電子介導(dǎo)的含金屬硫簇合物的光致產(chǎn)氫催化體系，其特征在于：包含與氧化石墨烯分別通過化學(xué)基團(tuán)或化學(xué)鍵連接的金屬硫簇合物和卟啉衍生物；

金屬硫簇合物中的金屬為鐵；

卟啉衍生物選自具有光敏活性的下列化合物：四苯基卟啉(TPP)及其衍生物，四苯基卟啉鋅(ZnTPP)及其衍生物，四苯基卟啉鎂(MgTPP)及其衍生物，四苯基卟啉鐵(FeTPP)及其衍生物，四苯基卟啉錳(MnTPP)及其衍生物，四苯基卟啉釕(RuTPP)及其衍生物，四苯基卟啉銅(CuTPP)及其衍生物，四苯基卟啉鎳(NiTPP)及其衍生物；

所述衍生物為上述化合物的1個(gè)或多個(gè)苯基上被1個(gè)或多個(gè)選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、任選被一個(gè)或多個(gè)R_a取代的C_1-40烷基、任選被一個(gè)或多個(gè)R_a取代的C_2-40烯基、任選被一個(gè)或多個(gè)R_a取代的C_2-40炔基、任選被一個(gè)或多個(gè)R_a取代的C_1-40烷基氧基、任選被一個(gè)或多個(gè)R_a取代的環(huán)烷基、任選被一個(gè)或多個(gè)R_a取代的C_6-20芳基、任選被一個(gè)或多個(gè)R_a取代的5-20元雜芳基，其中所述雜芳基包含1-5個(gè)獨(dú)立選自N、O和S的雜原子；

每個(gè)R_a獨(dú)立地選自C_1-40烷基、C_1-40烷氧基、C_2-40烯基、C_2-40炔基、C_3-20環(huán)烷基、F、Cl、Br、I、OH、SH、CN、NH₂、NO₂；

R_b獨(dú)立地選自H、C_1-40烷基、C_2-40烯基、C_2-40炔基、C_3-20環(huán)烷基、3-20元雜環(huán)基、C_6-20芳基、5-20元雜芳基，其中所述雜環(huán)基和雜芳基包含1-5個(gè)獨(dú)立選自N、O和S的雜原子。

2.權(quán)利要求1所述的催化體系，其中化合物的苯基在2、3和/或4位有取代基。

3.權(quán)利要求2所述的催化體系，其中所述包含與氧化石墨烯分別連接的金屬硫簇合物和卟啉衍生物為納米材料。

4.權(quán)利要求3所述的催化體系，其中所述金屬硫簇合物具有下式所示的結(jié)構(gòu)：

5.權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的催化體系，其中卟啉衍生物與氧化石墨烯通過-NHCO-基團(tuán)連接，鐵硫簇合物與氧化石墨烯通過共價(jià)鍵連接。

6.權(quán)利要求5所述的催化體系，其中-NHCO-基團(tuán)中的-NH端與卟啉衍生物連接，CO-端與氧化石墨烯連接。

7.權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述催化體系的制備方法，包括將金屬硫簇合物與連接有卟啉衍生物的氧化石墨烯中的氧化石墨烯連接。

8.權(quán)利要求7所述的制備方法，包括如下步驟：將金屬硫簇合物通過共價(jià)鍵連接到卟啉衍生物-NHCO-氧化石墨烯中的氧化石墨烯，獲得所述催化體系。

9.權(quán)利要求8所述的制備方法，其中所述步驟在肌氨酸CH₃NHCH₂COOH的存在下進(jìn)行。

10.權(quán)利要求9所述的制備方法，其中：

所述步驟在有機(jī)溶劑的存在下進(jìn)行；

先將卟啉衍生物-NHCO-氧化石墨烯加入有機(jī)溶劑中得到混合液，然后與金屬硫簇合物反應(yīng)。