[发明专利]镍基分子配合物和硫化镉复合纳米片及其应用

说明书

本发明公开了一种镍基分子配合物和硫化镉复合纳米片及其应用，所述复合纳米片包括硫化镉‑二乙烯三胺纳米片和复合到所述硫化镉‑二乙烯三胺纳米片表面的Ni‑基配合物，所述复合纳米片的边长为900‑1000nm，厚度为40‑60nm，其中嫁接到硫化镉‑二乙烯三胺表面的Ni‑基配合物的质量分数为0.8‑1.0％，所述复合纳米片有助于光生电子的传输，实现光生载流子的有效分离，提高光生电子的利用率，进而提升光催化体系的产氢效率。

技术领域

本发明涉及半导体纳米材料技术领域，特别是涉及一种镍基分子配合物和硫化镉复合纳米片及其应用。

背景技术

利用自然界中的太阳光催化分解水制备氢气，已经发展成为未来能够长期满足全球能源需求最理想的途径之一。在人工光催化体系中，光生电子由光敏剂的激发中心向催化剂的催化中心转移是一个关键步骤，直接影响着催化体系的产氢效率。目前，为了提高光生电子的传输效率，科学家们致力于构建光敏剂和催化剂复合的杂化体系。将有机金属光敏剂和分子配合物催化剂以共价键的方式相连接构建出的二元体系或者再结合牺牲剂的三元体系中，虽然光催化产氢效率得到提高，但仍然存在着有机金属光敏剂的光吸收范围窄、稳定性差和催化体系的转化数较低等问题。为了从本质上解决这些问题，科学家们采用光学吸收范围宽、带隙大小适宜以及光催化稳定性优良的无机半导体光敏剂来替代传统的有机金属光敏剂。然而，已经见诸报道的半导体/配合物杂化体系主要是通过界面诱导的表面吸附方式形成的。将配合物分子通过共价键的方式嫁接到半导体表面的研究仍然是一个很大的挑战。

硫化镉纳米材料具有较宽的光谱吸收、较窄的带隙和快速的电荷分离特性，在光催化产氢研究中具有潜在的应用价值。同时，无机-有机杂化的硫化镉-二乙烯三胺纳米片表面暴露着丰富的氨基官能团，是潜在的有机反应结合位点。以上特性赋予硫化镉-二乙烯三胺无机-有机杂化纳米片在共价键嫁接法构建半导体/配合物杂化体系用于光催化产氢研究上的潜在应用。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种镍基分子配合物和硫化镉复合纳米片及其应用。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种镍基分子配合物和硫化镉复合纳米片，包括硫化镉-二乙烯三胺纳米片和复合到所述硫化镉-二乙烯三胺纳米片表面的Ni-基配合物，所述复合纳米片的边长为900-1000nm，厚度为40-60nm，其中嫁接到硫化镉-二乙烯三胺表面的Ni-基配合物的质量分数为0.8-1.0％，通过以下方法制备：

步骤1，硫化镉-二乙烯三胺杂化纳米片的制备：

取氯化镉2/5水合物和硫粉加入到二乙烯三胺溶剂中，于室温下充分搅拌至形成均一的溶液，于90-100℃下反应50-70小时，自然冷却后收集沉淀、洗涤、干燥即可得到硫化镉-二乙烯三胺杂化纳米片；

步骤2，4’-(4-溴苯肼)-2,2’:6’,2”-三联吡啶的合成：

将2-乙酰吡啶和对溴苯甲合成醛分别加入到DMF中分散均匀,向上述溶液中依次加入16-20％氢氧化钾溶液和氨水，室温下匀速搅拌4-5天，抽滤、洗涤后重新溶解在三氯甲烷中，用碳酸氢钠洗涤、干燥、再蒸发、用无水乙醇重结晶，即可得到纯净的4’-(4-溴苯肼)-2,2’:6’,2”-三联吡啶；

步骤3，4’-([2,2’:6’,2”-三联吡啶]-4’-yl)-[1,1’-联苯]-4-甲醛的合成：

将4-醛基苯硼酸、四三苯基磷钯和碳酸钠分别加入到N’N-二甲基甲酰胺和乙醇的混合溶液中，氮气气氛中，在110-130℃下保持9-10h，冷却后加入水，用二氯甲烷进行萃取、抽滤并浓缩，通过层析方法纯化得到4’-([2,2’:6’,2”-三联吡啶]-4’-yl)-[1,1’-联苯]-4-甲醛；

步骤4，[(tpy-CHO)₂Ni]Cl₂的合成：