[發明專利]一種過渡金屬配合物@共價有機框架光催化劑制備方法

有效

• 申請號: 202210244153.5
• 申請日: 2022-03-14
• 公開（公告）號: CN114653402B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 榮勤豐;程沁藝;何思婧
• 申請（專利權）人: 廣西師范大學
• 主分類號: B01J31/22
• 分類號: B01J31/22;B01J31/06;B01J35/10;C08G12/30;C08G12/40;C02F1/30;C02F101/30
• 代理公司: 桂林文必達專利代理事務所(特殊普通合伙) 45134
• 代理人: 白洪

本發明涉及光催化降解有機污染物技術領域，具體為一種過渡金屬配合物@共價有機框架光催化劑制備方法，通過溶劑熱和自組裝法合成過渡金屬配合物@共價有機框架復合光催化材料，本發明制備方法簡單，通過簡單的溶劑熱得到共價有機框架、進一步配位處理得到過渡金屬配合物@共價有機框架復合光催化材料，在長波長光譜范圍（λ?≥?600?nm）下具有優異的光催化降解水體有機污染物性能，且可多次循環利用。

技術領域

本發明屬于復合光催化材料的合成技術領域，尤其是擴寬可見光吸收光譜范圍的光催化材料技術領域，具體為一種過渡金屬配合物@共價有機框架光催化劑制備方法。

背景技術

以可見光光催化作為一種可持續的太陽能轉換技術，在能源和環境相關領域顯示出誘人的應用前景。典型的光催化過程包括四個步驟：光捕獲、光生電子和空穴的分離、載流子遷移到光催化劑表面并與化學物質反應。其中，光捕獲是第一步也是最重要的一步，它決定了光催化劑的光催化性能。在過去的幾十年里，在可見光照射下具有光活性的高效半導體光催化劑得到了廣泛的研究，這些光催化劑可應用于水分解，二氧化碳還原和有機污染物降解。其中，由于帶隙窄和可見光響應，石墨碳氮化物（g-C₃N₄）作為一種新型的聚合物光催化劑受到了極大的關注。然而，g-C₃N₄存在兩個難以克服的缺陷，即對可見光的利用效率低以及快速的電子-空穴對復合，這阻礙了它進行高效的光催化。

三嗪基共價有機框架擁有與g-C₃N₄相似的共軛單元作為可見光光催化的催化活性中心。共價有機框架的能帶結構和電子性質可通過調節它的結構而得到合理改善，因此它突破解決了很多g-C₃N₄在光催化上的短板，成為一類有著誘人前景的光催化劑。然而，三嗪基共價有機框架在實際應用中仍未成功，這是由于三嗪基共價有機框架的光吸收邊緣一般在550?nm以下，而 λ?≤?550?nm只是在可見光光譜中非常少的一部分。基于可見光光吸收利用率低，現在迫切需要開發出一種方法打破三嗪基共價有機框架受限制的光吸收范圍。

近年來，人們研究了許多含有過渡金屬（如鐵、鈷、鎳、銅、鋅）配合物和光催化劑的復合光催化體系。這種復合光催化體系利用了鐵基過渡金屬配合物之間的d-d躍遷，可以將光吸收范圍擴展到長波長光譜范圍。然而，大多數和過渡金屬配合物組成復合光催化體系的都是無機物，有機體系幾乎沒有涉及，尤其是共價有機框架。共價有機框架由于和過渡金屬沒有反應基團，因此開發出一種方法實現過渡金屬和共價有機框架復合光催化體系很有必要。

發明內容

本發明的目的在于提供一種過渡金屬配合物@共價有機框架光催化劑制備方法及應用，該催化劑具有優異的可見光響應，擴寬了可見光光吸收范圍，能高效處理水體中的有機污染物質，合成方法簡單，產率高，并且催化劑具有良好的穩定性，可以進行多次循環利用，解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種過渡金屬配合物@共價有機框架光催化劑制備方法，通過溶劑熱和自組裝一步法合成一種過渡金屬配合物@共價有機框架復合光催化材料，所述溶劑熱是通過單體合成，獲得共價有機框架前驅體；將共價有機框架材料與金屬鹽和單寧酸或植酸進行混合攪拌,?金屬鹽和單寧酸或植酸在攪拌中配位生成配位化合物并涂覆在共價有機框架上。

進一步的，共價有機框架前驅體的制取包括通過將2,4,6-三(4-醛基苯基)-1,3,5-三嗪和2,4,6-三(4-氨基苯基)-1,3,5-三嗪加入1,3,5-三甲苯、1,4-二氧六環和乙酸中形成混合溶液。

進一步的，所述混合溶液前驅體進行超聲處理得到均勻的混合溶液后充入氮氣進行除氣處理。

進一步的，所述混合溶液前驅體進行溶劑熱反應，反應的溫度為110~130攝氏度，反應時間為72個小時。