[發明專利]一種親水性固態上轉換發光材料及其制備方法和在光解水制氫反應中的應用

在審

• 申請號: 202011199813.X
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112226230A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 李嫕;劉彥鵬;于天君;陳金平;曾毅
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: C09K11/02
• 分類號: C09K11/02;C09K11/06;C01B3/04
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 謝蓉;黃海麗

1.一種上轉換發光材料，其特征在于，所述上轉換發光材料包括光敏劑、湮滅劑和親水SiO₂氣凝膠。

2.根據權利要求1所述的上轉換發光材料，其特征在于，所述上轉換發光材料中，光敏劑和湮滅劑負載在親水SiO₂氣凝膠上。

優選地，所述光敏劑為如式I所示的四苯基苯并卟啉鉑配合物或如式II所示的四苯基苯并卟啉鈀配合物：

優選地，所述湮滅劑為式III所示的9,10-二苯基蒽(DPA)：

3.根據權利要求1或2所述的上轉換發光材料，其特征在于，所述湮滅劑以微晶的形式負載在親水SiO₂氣凝膠的多孔結構中，光敏劑摻雜在湮滅劑微晶中。

4.根據權利要求1-3任一項所述的上轉換發光材料，其特征在于，所述親水性固態上轉換發光材料中光敏劑與湮滅劑的摩爾比為1:500 000～1:5000。

優選地，所述親水性固態上轉換發光材料中湮滅劑與親水SiO₂的質量比為0.5～3:1。

5.權利要求1-4任一項所述的上轉換發光材料的制備方法，其特征在于，括如下步驟：將光敏劑和湮滅劑溶解在可與水互溶的有機溶劑中得到含有上轉換給受體的溶液，將親水SiO₂氣凝膠加入受體溶液中，超聲，然后將該溶液加入攪拌的水中，繼續攪拌，離心，洗滌，干燥。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述可與水互溶的有機溶劑為四氫呋喃(THF)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亞砜(DMSO)。

優選地，水與有機溶劑的體積比為5～50:1。

7.一種基于三重態-三重態湮滅上轉換發光催化水解制氫體系，其特征在于，包括：權利要求1-4任一項所述的親水性固態上轉換發光材料、半導體催化劑、電子犧牲體、和水。

8.根據權利要求7所述的體系，其特征在于，所述半導體催化劑為Cd_0.5Zn_0.5S；

優選地，所述電子犧牲體為堿金屬硫化物和堿金屬亞硫酸鹽。

優選地，水解制氫體系中，10mL水使用親水性固態上轉換發光材料的質量為1～20mg。

優選地，水解制氫體系中所述親水性固態上轉換發光材料的濃度為1～20mg/mL。

優選地，水解制氫體系中所述半導體光催化劑的濃度為0.1～5mg/mL。

優選地，水解制氫體系中所述電子犧牲體的濃度為0.1～0.5mol/L。

9.一種基于三重態-三重態湮滅上轉換發光催化水解制氫的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

S1)將權利要求7或8所述的基于三重態-三重態湮滅上轉換發光催化水解制氫體系置于光反應器中；

S2)將光反應器抽真空，除去光反應器和反應體系中的氧氣；

S3)將光反應器置于光源下進行光照。

10.根據權利要求9的方法，其特征在于，步驟S3)中，所述光照強度為20～500mW/cm²；

優選地，所述方法還包括步驟S4)：用氣相色譜監測光反應器上方氣體中氫氣的含量。

優選地，步驟S2)中，向反應體系中通入氮氣。

優選地，步驟S3)中，所述的光源為波長630nm的紅光LED燈。