一种Ti基卟啉材料的制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种Ti基铜卟啉光催化材料。本发明专利技术所述Ti基铜卟啉光催化材料通过卟啉有机配体Cu的加入一方面提供了活性位点Cu，另一方面在卟啉中心引入的Cu为非贵金属，所需的成本较低，并且操作流程简单易控，反应条件并不苛刻，得到的铜卟啉光催化材料的催化效果是纯卟啉MOF材料的17.5倍，适用于工业化生产。适用于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种Ti基卟啉材料的制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及光催化析氢
，具体涉及Ti基卟啉光催化材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着人类经济和文明的快速发展，对能源的需求也在日益增加。然而，对传统化石燃料的过度开发已经造成了一系列严重的环境污染。因此，利用无污染的可再生能源，特别是氢能源，取代传统的化石能源是非常重要和迫切的。通过光催化水分解将取之不尽的太阳能高效转化为氢能是最有前途的策略。然而，由于光生载流子分离效率低和电子转移速率慢，大多数报道的半导体的光催化性能并没有得到显著的提高。因此，有必要探索更合适、更高效的光催化剂来获得氢能。
[0003]金属
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有机框架(MOFs)由于具有高比表面积、孔隙度和结构多样性等一系列优良的特性，已成为光催化析氢的热门材料。卟啉作为天然光合中心，具有在单元中心植入过渡金属的可行性。但是基于金属团簇和有机连接器的固有性质，光生电子通常通过传统的配体
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金属电荷转移(LMCT)过渡路线从有机连接器转移到金属团簇，这会消耗大量的时间，同时消耗相对较低的载流子分离效率。这就限制了传统MOFs材料在产氢方面的应用。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种Ti基铜卟啉材料，以解决现有技术中载流子分离效率较低以及电荷转移较差的问题。
[0005]本专利技术还提供一种Ti基铜卟啉光催化材料的制备方法，通过所述方法能够制备Ti基铜卟啉光催化材料。
[0006]本专利技术还提供一种Ti基铜卟啉光催化材料的应用，通过本专利技术所述制备方法制备得到的Ti基铜卟啉光催化材料适用于光催化析氢反应。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种Ti基铜卟啉光催化材料，所述光催化材料为Ti基铜卟啉MOF。
[0009]一种Ti基铜卟啉光催化材料的制备方法，制备本专利技术所述Ti基铜卟啉光催化材料，包括如下步骤：
[0010]步骤1)以Ti(OBu)4、四羧基苯基卟啉铜为原料，通过水热法制备Ti基铜卟啉MOF。
[0011]一种Ti基铜卟啉光催化材料的应用，通过本专利技术所述制备方法制备得到的Ti基铜卟啉光催化材料适用于光催化析氢反应。
[0012]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0013]1、本专利技术提供一种新型Ti基铜卟啉MOF材料，该Ti基铜卟啉MOF材料可以使电子从卟啉的LUMO转移到铜中心而不是Ti
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oxo集群，这可以有效地提高载流子分离效率；此外，在不需要昂贵的铂共催化剂的情况下，质子可以通过瞬态CuII/CuI中心在活性Cu位点直接还原为氢。
[0014]2、本专利技术所述Ti基卟啉光催化材料的制备方法，操作流程简单易控，反应条件并不苛刻。
[0015]3、与Ti基纯卟啉光催化剂相比，本专利技术制备的Ti基铜卟啉光催化材料的产氢量提高了17.5倍。
附图说明
[0016]图1为实施例1制备的Cu
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PTM的SEM图。
[0017]图2为对比例1制备的Co
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PTM的SEM图。
[0018]图3为对比例2制备的Ni
‑
PTM的SEM图。
[0019]图4为对比例3制备的2H
‑
PTM的SEM图。
[0020]图5为所有样品的光催化析氢图。
[0021]图6为所有样品的XRD图。
[0022]图7为所有样品的FTIR图。
具体实施方式
[0023]下面将结合实施例及附图对本专利技术作进一步说明。
[0024]实施例：
[0025]Ti基铜卟啉光催化材料的制备方法，包括如下步骤：
[0026]将Ti(OBu)4(157.5μL)、CuTCPP(75mg)、苯甲酸(4.05g)加入到10mLDEF充分搅拌后将其装入反应釜中，并在150度下反应5天。待反应冷却后，离心得固体，并用丙酮洗涤数次，最后干燥得Cu
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PTM。
[0027]将制备的Ti基铜卟啉MOF材料用于光催化析氢中，具体如下：
[0028](1)产氢体系的制备：将10mg光催化剂分散于17mL去离子水中，3mL三乙醇胺(TEOA)为牺牲试剂，署红为光敏剂，用氮气鼓泡15min去除空气。
[0029](2)光催化析氢测试：使用300W Xe灯，在100mL光反应容器中进行光催化制氢实验，该灯装有UV滤光片(λ≥420nm)。采用配备热导检测器的GC气相色谱仪(北京，GC7920)和高纯N2载气对气体产物进行检测分析。循环稳定性试验在每个循环5h的持续时间下进行。
[0030]图5为所有材料的光催化析氢结果图，可以发现Ti基铜卟啉MOF材料表现出优异的光催化析氢效果。
[0031]对比例1：
[0032]Ti基钴卟啉光催化材料的制备方法，包括如下步骤：
[0033]将Ti(OBu)4(157.5μL)、CoTCPP(75mg)、苯甲酸(4.05g)加入到10mL DEF充分搅拌后将其装入反应釜中，并在150度下反应5天。待反应冷却后，离心得固体，并用丙酮洗涤数次，最后干燥得Co
‑
PTM。
[0034]从图2可以看出制备Ti基钴卟啉光催化材料的结构。
[0035]将制备的Ti基钴卟啉材料用于光催化析氢中，具体如下：
[0036](1)产氢体系的制备：将10mg光催化剂分散于17mL去离子水中，3mL三乙醇胺(TEOA)为牺牲试剂，署红为光敏剂，用氮气鼓泡15min去除空气。
[0037](2)光催化析氢测试：使用300W Xe灯，在100mL光反应容器中进行光催化制氢实
验，该灯装有UV滤光片(λ≥420nm)。采用配备热导检测器的GC气相色谱仪(北京，GC7920)和高纯N2载气对气体产物进行检测分析。循环稳定性试验在每个循环5h的持续时间下进行。
[0038]从图5可以看出，Ti基钴卟啉光催化材料的催化效果明显弱于Ti基铜卟啉光催化材料。
[0039]对比例2：
[0040]Ti基镍卟啉光催化材料的制备方法，包括如下步骤：
[0041]将Ti(OBu)4(157.5μL)、NiTCPP(75mg)、苯甲酸(4.05g)加入到10mL DEF充分搅拌后将其装入反应釜中，并在150度下反应5天。待反应冷却后，离心得固体，并用丙酮洗涤数次，最后干燥得Ni
‑
PTM。
[0042]从图3可以看出Ti基镍卟啉光催化材料的结构。
[0043]将制备的Ti基镍卟啉材料用于光催化析氢中，具体如下：
[0044](1)产氢体系的制备：将10mg光催化剂分散于17mL去离子水中，3mL三乙醇胺(TEOA)为牺牲试剂，署红为光敏剂，用氮气鼓泡15min去除空气。
[0045](本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Ti基铜卟啉光催化材料，其特征在于，包括如下步骤：步骤1)以Ti(OBu)4、四羧基苯基卟啉铜和苯甲酸为原料，通过水热法制备得到Ti基铜卟啉MOF材料；步骤2)将步骤1)的样品用丙酮离心洗涤，将所得固体在60℃下真空干燥6h后，可得到Ti基铜卟啉光催化剂。2.根据权利要求1所述Ti基铜卟啉光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，CuT...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾朝刚，刘兴燕，
申请(专利权)人：重庆工商大学，
类型：发明
国别省市：