[發明專利]一種高效電子傳輸MOF基多孔液體光催化劑的制備方法及其應用

在審

• 申請號: 202211639976.4
• 申請日: 2022-12-20
• 公開（公告）號: CN115999644A
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 逯子揚;任葉煒;魏炳輝;張菊濤;周國生;徐陽銳;陳豪;劉馨琳
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B01J31/26
• 分類號: B01J31/26;B01J35/12;B01J35/10
• 代理公司: 南京智造力知識產權代理有限公司 32382
• 代理人: 李僑飛

本發明屬于環境與能源材料合成技術領域，具體涉及一種高效電子傳輸MOF基多孔液體光催化劑的制備方法及其應用；具體步驟：首先通過水熱法合成NHsubgt;2/subgt;?UIO?66，然后在其表面負載大量CdS，得到CdS/NHsubgt;2/subgt;?UIO?66；通過相似有機聚合物結構的相溶性原理和空間位阻作用，將改性的CdS/NHsubgt;2/subgt;?UIO?66與[M2070][IPA]離子液體結合，得到MOF基多孔液體光催化劑。本發明制備的MOF基多孔液體光催化劑有效提高了光催化性能。此外，光催化劑中由于存在化學鍵親和力，提高了其在液相中的分散性，賦予了其良好的光催化性能和穩定性；本發明為多孔液體光催化劑的制備及其應用提供了新思路，應用前景廣闊。

技術領域

本發明屬于環境與能源材料合成技術領域，具體涉及一種高效電子傳輸MOF基多孔液體光催化劑的制備方法，及其高效光催化還原二氧化碳的研究。

背景技術

工業化的發展將消耗越來越多的化石燃料，這帶來了大量的二氧化碳排放，從而導致嚴重的全球氣候變化。如今，公眾越來越關注二氧化碳排放問題，并探索了各種方法將二氧化碳轉化為其他碳基化學品，以應對上述威脅。在各種CO₂轉化方法中，光催化CO₂還原反應由于能夠利用光能高效、清潔地實現CO₂還原而引起了研究人員的廣泛關注。

金屬有機骨架(MOF)作為一種新型的多孔固體光催化劑材料，因其具有增強CO₂吸附能力和拓寬光譜吸收范圍的優點，在光催化CO₂還原領域得到了越來越多的應用。此外，MOF材料可以用作合成各種MOF基復合材料的理想載體。MOF和CdS之間的合適帶隙有利于形成異質結，并且可以提供分離光激發電子-空穴對的強大驅動力，從而提高光催化活性。但是目前大多數光催化CO₂還原反應都在包含有機溶劑的液相中進行。

然而，由于MOF通常在液相中不可分散，并且相鄰的MOF納米顆粒在液相條件下容易聚集，以及其在液相中較差的穩定性，限制了其在水相或有機相中CO₂光還原的效率和穩定性。因此，開發有助于液相中MOF可分散性的合成方案是非常可取的。為此，我們引入了MOF基的多孔液體來解決這些問題。MOF基多孔液體是一種具有永久性孔隙結構且呈現宏觀液體狀態的新型多孔材料。最簡單的策略是將微孔材料如MOF和沸石分散在具有較大分子尺寸的溶劑中。由于外部溶劑的影響，可以顯著提升其在液相中的分散性。然而，大部分包裹在MOF顆粒外的大分子尺寸溶劑不能促進CO₂的光催化還原，因為它們不具有電子傳導能力。

因此，找到一種具有促進電子傳遞效率作用的大分子尺寸溶劑對于構建MOF基多孔液體光催化劑至關重要。通常，良好的界面化學鍵合是加速電子轉移效率的最常見方式。有研究發現，表面酸性中心-COOH可以與堿性中心-NH₂相互作用形成酰胺鍵。酰胺鍵提供了電子轉移通道，以顯著改善界面電荷轉移和分離。

綜上所述，如何基于界面鍵合作用促進多孔液體中MOF上電子的富集對于促進CO₂的光催化還原具有重要意義。

發明內容