[發明專利]一種多酸基銅金屬有機無機雜化材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110102694.X
• 申請日: 2021-01-26
• 公開（公告）號: CN112892565B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 謝奕明;廖明月;盧燦忠;胡婷
• 申請（專利權）人: 華僑大學;廈門稀土材料研究所
• 主分類號: B01J27/188
• 分類號: B01J27/188;B01J31/22;B01J35/00;C01B3/04
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;陳淑嫻

本發明公開了一種多酸基銅金屬有機無機雜化材料，其化學式為：Cu(HPW₁₂O₄₀)_0.5(H₂bpz)₂(OH)·(H₂O)₆；合成方法是將磷鎢酸、硝酸銅、3,3’,5,5’,?四甲基?4,4’?連吡唑有機配體溶解到水中并超聲混合均勻得到反應液，將反應液加入到反應釜中進行水熱反應，冷卻降溫至室溫得到藍紫色塊狀晶體即為多酸基銅金屬有機無機雜化材料。本發明還公開了上述多酸基銅金屬有機無機雜化材料在光催化制氫中的應用。本發明合成的材料包含具有良好光敏性的磷鎢酸鹽，且多酸與金屬有機配合物所形成的半導體結構禁帶寬度較合適，具有良好的光催化分解水產氫的性能。

技術領域

本發明屬于一種有機無機雜化材料，具體涉及一種多酸基銅金屬有機無機雜化材料及其制備方法和在光催化制氫中的應用。

背景技術

如今，我們面臨著環境和能源的雙重挑戰。太陽能提供最豐富，取之不盡的可再生和清潔能源，為未來的能源需求解決燃眉之急。太陽能可通過光催化制氫技術轉化為儲氫儲能，光催化劑在轉化過程中起著關鍵作用，而新型高效催化劑的開發也越來越受到科學家們的關注。

多金屬氧酸鹽(POMs)是由高氧化態過渡金屬(W，Mo，V)組成的一大類金屬氧簇合物。由于它們的氧化還原能力和結構變化，在催化、污染物降解、電化學、磁學、醫學，光致變色和其他區域都有著重要應用。尤其是POMs對水溶液具有顯著的光催化活性制氫。然而，POMs合成難度大，在水溶液和極性有機溶劑中的高溶解度導致低可用性，作為光催化劑分解水產氫催化活性差等問題制約了其應用。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的不足，提供一種多酸基銅金屬有機無機雜化材料及其制備方法和應用。

為了實現以上目的，本發明的技術方案為：

一種多酸基銅金屬有機無機雜化材料，其化學式為Cu(HPW₁₂O₄₀)_0.5(H₂bpz)₂(OH)·(H₂O)₆，其中，H₂bpz為3,3’,5,5’,-四甲基-4,4’-連吡唑有機配體；晶系為單斜；空間群為P2₁/n；單胞參數為α＝90，β＝98.711(2)，γ＝90，z＝2。元素分析結果：C₂₀H_41.5CuP_0.5W₆N₈O₂₇：Calcd(％)：C?11.96,H?2.08,N5.58。Found:C?11.55,H?2.40,N?5.39。

可選的，所述Cu的化合價為+2價，配位方式為6配位。

可選的，結構中的化合物最小不對稱結構單元中銅離子連接四個有機配體的氮原子，一個多酸陰離子中的氧和一個水中的氧原子。

上述多酸基銅金屬有機無機雜化材料的制備方法包括以下步驟：

1)將磷鎢酸、硝酸銅、3,3’,5,5’,-四甲基-4,4’-連吡唑有機配體溶解到水中并超聲混合均勻得到反應液，其中硝酸銅、磷鎢酸和3,3’,5,5’,-四甲基-4,4’-連吡唑有機配體的摩爾比為0.1:0.2～0.24:0.1～0.15；

2)將反應液加入到反應釜中，在120℃～160℃下反應80～110小時，冷卻降溫至室溫得到藍紫色塊狀晶體即為多酸基銅金屬有機無機雜化材料。

可選的，所述磷鎢酸的物質的量與水的體積比為0.2～0.24mmol:5～10ml，所述水是去離子水或蒸餾水。

可選的，所述反應液的pH值為2.2～2.6。