[發明專利]一種硅鎢酸鹽構筑的多酸基錳金屬有機雜化材料制備及光催化應用

在審

• 申請號: 202011385819.6
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112457348A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 龐海軍;肖博鑫;李柏男;馬慧媛;張春晶;王新銘
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: C07F13/00
• 分類號: C07F13/00;B01J31/22;B01J37/10;C01B3/04
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一種硅鎢酸鹽構筑的多酸基錳金屬有機雜化材料制備及光催化應用，本發明涉及一種以硅鎢酸構筑的多酸基錳金屬有機雜化材料。本發明的目的是解決現有技術合成的光催化產氫材料的禁帶寬度較寬、光生電子空穴易復合以及質子還原的表面反應較難等，導致現有的光催化產氫材料不產氫或產氫量較低等問題。本專利設計與研制了一種硅鎢酸鹽構筑的多酸基錳金屬有機雜化材料的化學式為(H₂SiW₁₂O₄₀)[Mn(pzta)₃]₂·4H₂O。合成方法：將硅鎢酸、氯化錳、有機配體5?(2?吡嗪基)?1,2,4?三唑溶解到去離子水中，調節pH為2.0，在溫度為160℃下反應3天。本發明可獲得一種硅鎢酸鹽構筑的多酸基錳金屬有機雜化材料。

技術領域

本發明一種硅鎢酸鹽構筑的多酸基錳金屬有機雜化材料。

背景技術

面臨著環境和能源的雙重挑戰，因此，當今的關鍵問題就是尋找和利用清潔、安全、可再生的新能源。然而大自然的太陽能是普遍存在的，是一種可再生能源，也是一種環境友好和綠色清潔的能源。光催化可以將太陽能轉換成氫氣和氧氣能源或者高附加值的化學產品，越來越受到化學家和材料科學家的關注。要實現高效率的光催化轉化太陽能，光催化劑的設計是核心問題。

多金屬氧酸鹽(POMs)是一類具有優異物理化學性質的無機功能材料，包括可調節的酸度、氧化還原特性、抗氧化性、熱穩定性和良好的光電性能，成為構造新型功能晶態材料的重要無機建筑基元。金屬有機配合物作為一種新型材料易分離、浸出問題較少、可重復使用、減少廢物、綠色和清潔。金屬有機配合物由于具有高的比表面積、高穩定性和排列有序得孔道，可以將功能性的POMs以模板單元和金屬有機配合物材料相結合構建多酸基金屬-有機雜化材料。多酸基金屬-有機雜化材料結合了多酸和金屬有機配合物的優異性能，二者的結合利于結構的穩定性和功能的多樣性，不僅能充分發揮各自的優點，又克服了各自的不足，實現了二者功能上的結合。從性質角度講，這類晶態材料既具備了多酸本身的優異性能，同時也體現出了金屬有機配合物的卓越性質，使得多酸基金屬-有機雜化功能材料具有更好的光催化應用前景。

發明內容

本發明的目的是要解決利用現有技術合成多酸基錳金屬有機雜化材料的難度大和傳統多酸作為光催化劑分解水產氫催化活性差的問題，而提供一種硅鎢酸鹽構筑的多酸基錳金屬有機雜化材料制備及。

一種硅鎢酸鹽構筑的多酸基錳金屬有機雜化材料的化學式為(H₂SiW₁₂O₄₀)[Mn(pzta)₃]₂·4H₂O，其中，pzta為5-(2-吡嗪基)-1,2,4-三唑；晶系為單斜；空間群為C2/c；單胞參數為α＝90°(5)，β＝107.037°(5)，γ＝90°(5)，z＝4。

一種硅鎢酸鹽構筑的多酸基錳金屬有機雜化材料的制備方法，其特征在于一種具有光催化分解水制氫氣效果的多酸基錳金屬有機雜化材料的制備方法按以下步驟完成的:

一、制備pH值為2.0的反應液:將硅鎢酸、氯化錳、5-(2-吡嗪基)-1,2,4-三唑有機配體溶解到去離子水中，得到反應液；將反應液pH值調節至2.0，得到pH值為2.0反應液；

步驟一中所述的硅鎢酸與金屬錳鹽的摩爾比為:0.1:(0.2～1)；

步驟一中所述的硅鎢酸與5-(2-吡嗪基)-1,2,4-三唑有機配體的摩爾比為:0.1:(0.2～0.5)；

步驟一中所述的硅鎢酸的物質的量與蒸餾水的體積比為:0.1mmol:(20ml～35ml)；

二、將pH值為2.0的反應液加入到聚四氟乙烯的反應釜中，再在160℃下反應3天，冷卻降溫至室溫得到橙黃色長條晶體即為多酸基錳金屬有機雜化材料；