[发明专利]一种Fe2Co基金属有机框架CO2还原光催化剂的制备

说明书

本发明属于金属有机框架领域，具体为一种新型金属有机框架催化剂的制备，其结构式：[Fe₂Co(μ3‑O)(C₈H₄O₅)₃(H₂O)₃]，其中μ3为氧桥联,C₈H₄O₅为2‑羟基对苯二甲酸，分子式为Fe₂CoC₂₄H₁₈O₁₉，分子量为781.01。其结构单元属于六方晶系，P63mmc空间群，晶胞参数α＝90°，β＝90°，γ＝120°，晶胞体积为Z＝2。本发明以Fe₂Co簇与2‑羟基对苯二甲酸合成金属有机框架，其可见光利用率高，光生电子‑空穴分离效果好，CO₂还原性能好。

技术领域

本发明属于金属-有机框架材料催化剂领域，具体涉及一种CO₂还原光催化剂的制备及其在光催化二氧化碳还原中的应用。

背景技术

自十九世纪以来，工业化进程加速了化石燃料的开发和利用，大量化石燃料的燃烧导致了温室气体（主要是二氧化碳气体）在空气中浓度日趋增大，环境问题与能源问题也日趋严重。取之不尽的太阳能由于其清洁无污染引起科学家们的广泛关注，利用太阳能将二氧化碳还原为有价值的含碳化学品是当今热点之一。

金属有机框架(MOFs)因其比表面积大，孔径可调，吸附能力强等特点在光催化领域应用十分广泛。但是单一的MOFs材料普遍存在光生电子-空穴容易复合、光催化效率低等缺陷，限制了MOFs在光催化CO₂还原性能。为了进一步增强单一MOFs在光催化CO₂还原中的催化活性，本发明采用溶剂热法，利用带有-OH官能团的有机配体和双金属簇活性中心的金属节点合成了PCN-242-Fe₂Co-OH金属有机框架材料，促进了光生电子-空穴的分离和光生电荷的转移，大大提高PCN-242-Fe₂Co-OH材料的光催化CO₂还原产甲酸的性能。

发明内容

本发明的目的在于解决单一MOFs材料对CO₂吸附能力较弱，制约光催化CO₂还原性能的问题，利用带有-OH官能团的有机配体和双金属簇活性中心的金属节点合成了PCN-242-Fe₂Co-OH金属有机框架材料具有良好的光生电荷的转移能力，能够光催化二氧化碳还原为甲酸，可作为光催化剂。

本发明的一种带有羟基官能团和双金属簇活性中心的PCN-242-Fe₂Co-OH光催化CO₂还原催化剂的制备方法是按以下步骤完成的：

分别将Fe₂Co(μ3-O)(CH₃COO)₆和2-羟基对苯二甲酸溶解在N,N-二甲基甲酰胺中，然后加入冰乙酸；将该混合体系超声分散均匀后转移到高压反应釜中，将反应釜于130~160℃下加热反应18~36 h；自然冷却至室温后，经过过滤、洗涤，将产物通过真空干燥得到Fe₂Co基金属有机框架CO₂还原光催化剂PCN-242-Fe₂Co-OH；

上述步骤中所述的Fe₂Co(μ3-O)(CH₃COO)₆和2-羟基对苯二甲酸加入量为物质的量的比为1：3；

上述步骤中所述的加入冰乙酸的体积为0.2~0.4mL；

上述步骤中所述超声频率为35~45KHz，超声时间为20 min~30 min，搅拌速度为300r/min~350r/min。