一種基于羅丹明6g的三核鈷催化劑及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于羅丹明6G的三核鈷光催化劑及其制備方法和應(yīng)用，屬于配位化學(xué)和光催化領(lǐng)域。其分子式為：[Co3(L)2(Ac)2]·2DMF·2H2O，其中L為基于羅丹明6G的衍生物配體。該基于羅丹明6G的三核鈷光催化劑的制備方法是在水熱條件下，將醋酸鈷與配體L溶于N’N-二甲基甲酰胺和水的混合溶劑中，封入反應(yīng)釜，110℃-115℃恒溫三天，自然條件下降至室溫得到，其制備方法簡(jiǎn)單，成本低，在可見(jiàn)光條件下即能催化水分解產(chǎn)氫，且可經(jīng)過(guò)離心分離回收再利用，提高了催化劑的利用率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】-種基于羅丹明6G的三核鈷催化劑及其制備方法和應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及配位化學(xué)和光催化領(lǐng)域，具體涉及一種基于羅丹明6G的三核鈷配合 物催化劑及其制備方法和其在光催化產(chǎn)氫方面的應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著工業(yè)發(fā)展和化石燃料大量使用，能源和環(huán)境污染問(wèn)題也日益加劇，發(fā)展環(huán)境 友好型的可再生清潔能源早已引起科學(xué)工作者們的高度關(guān)注。太陽(yáng)能作為一種取之不盡用 之不竭的清潔能源，完全符合人們對(duì)能源的要求，可是太陽(yáng)能還未能很好地被儲(chǔ)存和直接 利用，因此將太陽(yáng)能有效地轉(zhuǎn)化為其他可直接利用的能源成為研究的重點(diǎn)。
[0003] 氫能以其能量密度高、燃燒產(chǎn)物無(wú)污染以及儲(chǔ)存方便等特點(diǎn)而成為21世紀(jì)最有 潛力的新能源之一。利用太陽(yáng)能制氫可以將太陽(yáng)能有效轉(zhuǎn)化為可直接利用的氫能并且有利 于貯存。1972年日本Fujishima課題組最先報(bào)道了對(duì)光照半導(dǎo)體TiO2電極導(dǎo)致水分解產(chǎn) 生氫氣，揭示了利用太陽(yáng)能分解水制氫，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為氫能的可行性，同時(shí)掀起了科學(xué) 工作者們對(duì)光催化產(chǎn)氫研究的熱潮。水是一種非常穩(wěn)定的化合物，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下將一摩爾 的水轉(zhuǎn)化為氫氣和氧氣是一個(gè)非自發(fā)反應(yīng)，所需的自由能改變?yōu)锳G= 237. 2KJ/mol，據(jù)能 斯特方程計(jì)算可知，在電解池中僅用I. 23eV的電壓就可以把水分解。為了使此反應(yīng)順利進(jìn) 行，半導(dǎo)體催化劑的禁帶寬度Eg必須大于I. 23eV。光解水的原理為：光輻射在半導(dǎo)體上，當(dāng) 輻射的能量大于或相當(dāng)于半導(dǎo)體的禁帶寬度時(shí)，半導(dǎo)體內(nèi)電子受激發(fā)從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶， 而空穴則留在價(jià)帶，使電子和空穴發(fā)生分離，然后分別在半導(dǎo)體的不同位置將水還原成氫 氣或者將水氧化成氧氣。因此尋找高效的催化劑是光催化產(chǎn)氫的研究熱點(diǎn)。
[0004] 通常一個(gè)光催化水分解產(chǎn)氫體系包括三個(gè)組分，分別為光敏劑、犧牲劑和催化劑。 大量有關(guān)制備催化劑的報(bào)道多是采用一些貴金屬的化合物，例如Ru,Ir,Rh,Pd,Pt等。含 有這個(gè)貴金屬的催化劑雖然具有較高的光催化活性但是由于其價(jià)格昂貴，應(yīng)用范圍受到限 制。因此制備非貴金屬催化劑是目前光催化水分解產(chǎn)氫研究的熱點(diǎn)之一。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種可回收利用價(jià)格低且不含貴金屬的催化劑；另一目的 在于提供其制備方法和應(yīng)用。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明公開(kāi)了 一種用于可見(jiàn)光照射 下催化水分解產(chǎn)氫非貴金屬鈷配合物，該化合物具有單晶結(jié)構(gòu)，見(jiàn)附 圖1。其分子式為：[Co3(L)2 (Ac)2]UDMFdH2O,屬于單斜晶系，空間群 為P2 ! /c，a=16.4689(3)A,b=13.7218(3)A,c= 23.1525(5)A, ^ = 133. 0080(10)。，F(xiàn)= 3825.99(14)A3。其中L為基于羅丹明6G的衍生物配體，合成方法參 照專(zhuān)利CN103242825A，L配體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為：
[0007]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于羅丹明6G的三核鈷催化劑，其特征在于，其分子式為： [Co3(L)2(Ac)2] ? 2DMF ? 2H20,其單晶結(jié)構(gòu)如下：
其中L為基于羅丹明6G的衍生物配體，L結(jié)構(gòu)式如下，
2. 制備如權(quán)利要求1所述的基于羅丹明6G的三核鈷催化劑的方法，其特征在于，通過(guò) 以下步驟實(shí)現(xiàn)： 將醋酸鈷與配體L溶于N' N-二甲基甲酰胺和水的混合溶劑中，封入反應(yīng)釜中，在水 熱法條件下，IKTC _115°C恒溫三天，自然條件下降至室溫，得到目標(biāo)產(chǎn)物，即為基于羅丹明 6G的三核鈷催化劑。
3. 如權(quán)利要求2所述的制備基于羅丹明6G的三核鈷催化劑的方法，其特征在于，所述 的醋酸鈷與配體L的摩爾比例是3 :2。
4. 如權(quán)利要求2所述的制備基于羅丹明6G的三核鈷催化劑的方法，其特征在于，所述 的N' N-二甲基甲酰胺和水體積比例是1 :1。
5. 如權(quán)利要求1所述的基于羅丹明6G的三核鈷催化劑的在光催化產(chǎn)氫中的應(yīng)用，其特 征在于，在pH值為11，三乙胺的丙酮/水溶液中，醇溶的曙紅Y作為光敏劑條件下產(chǎn)氫。
6. 如權(quán)利要求5所述的基于羅丹明6G的三核鈷催化劑的在光催化產(chǎn)氫中的應(yīng)用，其特 征在于，三乙胺在丙酮/水溶液體系中體積百分比為10%。
7. 如權(quán)利要求5所述的基于羅丹明6G的三核鈷催化劑的在光催化產(chǎn)氫中的應(yīng)用，其特 征在于，丙酮/水溶液體積比為2:1。
【文檔編號(hào)】C01B3/04GK104324755SQ201410555579
【公開(kāi)日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月17日
【發(fā)明者】臧雙全, 王倩, 董喜燕 申請(qǐng)人:鄭州大學(xué)