新型开放骨架镉硫属化物、其制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种新型开放骨架镉硫属化物材料，所述开放骨架镉硫属化物的分子式为[Cd

Novel open framework cadmium sulfide compound, preparation method and application thereof

The invention discloses a novel open framework cadmium chalcogenide material, wherein the formula of the open framework cadmium sulfide belongs to [Cd

【技术实现步骤摘要】
新型开放骨架镉硫属化物、其制备方法及应用
本专利技术属于无机微孔材料
，具体涉及一种新型开放骨架镉硫属化合物材料、其制备方法及应用。
技术介绍
晶态硫属化物是一类重要的无机固体材料，结构复杂多样，具有丰富的物理化学性质，在现代工业中如半导体，快离子导电，重金属离子废水处理，以及光催化等领域中有着重要的应用前景[P.Feng,X.Bu,N.Zheng,Acc.Chem.Res.,2005,38,293-303；N.Ding,M.G.Kanatzidis,Nat.Chem.2010,2,187-191；Q.Lin,X.Bu,C.Mao,X.Zhao,K.Sasan,P.Feng,J.Am.Chem.Soc.2015,137,6184-6187；F.Wang,J.Lin,T.Zhao,D.Hu,T.Wu,Y.Liu,J.Am.Chem.Soc.,2016,138,7718–7724.]。其中镉离子具有全满的d10电子构型，镉硫属化物能形成结构丰富的原子簇化合物，它们具有突出的光电性质，是重要的量子点和反量子点材料，在光电传感器、光电催化和太阳能转换方面中有着重要而且广泛的价值[I.G.Dance,A.Choy,M.L.Scudder,J.Am.Chem.Soc.1984,106,6285-6295；K.Wu,Z.Chen,H.Lv,H.Zhu,C.LHill,T.Lian,J.Am.Chem.Soc.,2014,136,7708–7716；F.Jiang,G.T.Harada,Y.Kuang,T.Minegishi,K.Domen,S.IkedaJ.Am.Chem.Soc.,2015,137,13691–13697；F.Qiu,Z.Han,J.J.Peterson,M.Y.Odoi,K.L.Sowers,T.D.Krauss,NanoLett.,2016,16,5347–5352]。开放骨架镉硫属化物不仅兼备镉硫属化物原子簇的光电性质，而且还可以结合其独特的孔道结构，有效地抑制光生电子的复合，获得结构规整性能稳定的光电材料[H.Li,J.Kim,T.L.Groy,M.O’Keeffe,O.M.Yaghi,J.Am.Chem.Soc.2001,123,4867-4868；Q.Zhang,X.Bu,J.Zhang,T.Wu,P.Feng,J.Am.Chem.Soc.,2007,129,8412–8413；N.Zheng,H.Lu,X.Bu,P.Feng,J.Am.Chem.Soc.,2006,128,4528–4529；T.Wu,R.Khazhakyan,L.Wang,X.Bu,S.-T.Zheng,V.Chau,P.Feng,Angew.Chem.Int.Ed.2011,50,2536–2539]。因此将具有光电活性的镉硫属原子簇组装成开放骨架硫属化物不仅能够合成出新型结构的化合物，还可以获得性能稳定的光电材料。研究开放骨架镉硫属化合材料的合成和性质，将为新型光电材料的进一步研发提供新的途径，如：光电催化(optoelectroniccatalysis)、光电开关(optoelectronicswitch)、光致电致发光材料(PL,EL)、化学传感器(Chemsensor)、等[Zheng,N.F.；Bu,X.H.；Feng,P.Y.Nature,2003,426,428-431；N.Zheng,X.Bu,H.Vu,P.Feng,Angew.Chem.Int.Ed.,2005,44,5299-5303J.F.Corrigan,O.Fuhr,D.Fenske,Adv.Mater.,2009,21,1867–1871]。同时研究镉硫属原子簇与配体咪唑的组装化学，将为新型开放骨架硫属化物材料的研究注入新的活力。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种新型开放骨架镉硫属化合物材料、其制备方法及应用，所述化合物是基于超四面体镉硫属原子簇和咪唑连接的双金刚石拓扑结构，可作为光催化材料用于氢气的制取。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种新型开放骨架镉硫属化物，其分子式为[Cd17S4(SPh)24](Im)2，其中Im为咪唑；其骨架结构由超四面体[Cd17S4(SPh)24]2+原子簇通过咪唑阴离子Im-桥连形成双重穿插的金刚石拓扑结构。进一步地，所述新型开放骨架镉硫属化物的晶体属四方晶系，空间群为I-42d，晶胞参数为：c＝41.5268(2)，α＝90.0°。上述新型开放骨架镉硫属化物的制备方法，具体包括如下步骤：将Cd(SPh)2、硫脲、咪唑、丙酮水溶液和三乙胺混合均匀，然后于100－120℃恒温反应100－150小时，反应结束后产物经洗涤、干燥即得。具体的，所述Cd(SPh)2、硫脲和咪唑的摩尔比为4－6：1：6－10，其中优选5：1：8。具体的，丙酮水溶液和三乙胺用作溶剂，每0.01mmol硫脲添加0.8－1.5mL丙酮水溶液、0.3－0.5mL三乙胺；所述丙酮水溶液是由丙酮和水按体积比3:1混合而成。上述的新型开放骨架镉硫属化物作为光催化材料在光催化制取氢气方面的应用。和现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：本专利技术采用低温溶剂热法合成，反应温度仅为100－120℃。该方法有别于文献报道中常用的高温水热等方法，克服了温度高、危险性大、产率低、可重复性差等缺点。本专利技术制备方法工艺简单，条件温和，收率较高、可重复性好，而且骨架镉硫属化物具有光催化性质，在室温无辅助催化剂的存在下，能够稳定有效的光催化制取氢气，可作为光催化剂材料使用，为材料科学领域的发展注入新的活力。附图说明图1为所述骨架镉硫属化物的结构单元图(为了清晰展示结构，避免覆盖，部分氢原子和硫酚配体的C原子被省略)；图2为所述骨架镉硫属化物的的拓扑结构；图3为所述骨架镉硫属化物的XRD图；图4为所述骨架镉硫属化物紫外可见光光谱图；图5为所述骨架镉硫属化物光催化制取氢气的曲线图。具体实施方式为了使本专利技术的技术目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本专利技术的技术方案作出进一步的说明，但所述实施例旨在解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制，实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行，所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。实施例1一种新型开放骨架镉硫属化物的制备方法，具体为：首先向硬质玻璃管中加入0.05mmolCd(SPh)2(按照文献Inorg.Chem.1987,26,4057-4064.中的方法进行合成)、0.01mmol硫脲(济南恒化科技有限公司)、0.08mmol咪唑(国药集团化学试剂有限公司)、0.5mL三乙胺(天津市富宇精细化工有限公司)和1.0mL丙酮水溶液(丙酮和水的体积比为3:1，丙酮购自天津市富宇精细化工有限公司)，玻璃管的填充率为10％。超声分散均匀，然后在酒精灯上封管(即把玻璃管封住，用以使反应在密闭状态下进行)。放入反应釜中，再于120℃的干燥箱(无需真空)中恒温放置150小时，待自然冷却至室温，观察到玻璃管内有无色多面体状晶体，用乙醇洗涤、干燥即得。所得开放骨架镉硫属化物的产率为72％，分子式为：[Cd17S4(SPh)24]本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型开放骨架镉硫属化物，其特征在于，分子式为[Cd

【技术特征摘要】
1.一种新型开放骨架镉硫属化物，其特征在于，分子式为[Cd17S4(SPh)24](Im)2，其中Im为咪唑；其骨架结构由超四面体[Cd17S4(SPh)24]2+原子簇通过咪唑阴离子Im-桥连形成双重穿插的金刚石拓扑结构。2.权利要求1所述新型开放骨架镉硫属化物的制备方法，其特征在于，将Cd(SPh)2、硫脲、咪唑、丙酮水溶液和三乙胺混合均匀，然后于100－120℃恒温反应100－150小时，反应结束后产物经洗涤、...

【专利技术属性】
技术研发人员：张仁春，张道军，张竞超，王军杰，曹智，
申请(专利权)人：安阳师范学院，
类型：发明
国别省市：河南,41