[发明专利]一种Cu-NH2

说明书

本发明涉及一种Cu‑NH₂‑MIL‑125/TpPa‑2复合材料的制备及光解水制氢。本发明提供一种新型Cu‑NH₂‑MIL‑125/TpPa‑2复合材料，目的是为了解决现有TpPa‑2光催化分解水制氢材料光利用率低和制氢效率不高的问题。本发明的制备过程简单有效，试剂消耗少且产率高；且本发明提供的光催化剂能够有效提高光解水制氢效率低的问题。本发明应用于光催化分解水制氢领域，实验表明该复合材料具有优异的光催化分解水制氢性能，在可见光照射下分解水产氢速率可达到9.21 mmol·h^‑1·g^‑1。

技术领域

本发明涉及一种Cu-NH₂-MIL-125/TpPa-2复合材料的制备及光解水制氢。

背景技术

随着经济的高速发展和人口数量的不断增多，人类社会发展对能源的依赖与日俱增，传统化石能源的快速消耗引发了严峻的能源危机，并导致严重的环境污染和生态破坏。开发清洁和可再生能源对解决当代世界范围内能源和环境问题尤为重要。氢能作为一种潜在的能量载体，具有绿色、无污染、密度小和容易运输等优点。因此，通过太阳能分解水制氢无疑是一种理想的转换途径。开发高效催化剂，最大限度地利用可见光，提高电子空穴分离效率，仍然是该领域的关键。

金属有机框架材料（MOFs）是由有机配体和金属离子或金属簇通过配位键构成的一类结晶性多孔材料，由于其结构多样性和设计性，因此MOFs在光催化方面具有独特的优势。

共价有机骨架材料（COFs）是由C、B、O、N和Si等轻元素通过共价键连接而成的多孔晶型材料，具有质量轻，密度低，高比表面积，结构规整，孔道均一，结构相对稳定，易功能化修饰等优点，使得COFs在气体贮存和分离、催化、传感、储能、光电转换等多个领域表现出极具潜力的应用前景。然而，单组分COFs光催化剂存在严重的光生电子-空穴复合问题，这限制了COFs光催化剂制氢活性的进一步提高。因此，研制一种光催化分解水制氢效率高的材料成为了研究热点。

发明内容

本发明的目的是要解决现有材料光催化分解水制氢效率不高的问题，而提供一种Cu-NH₂-MIL-125/TpPa-2复合材料的制备方法及光解水制氢应用。

本发明的一种Cu-NH₂-MIL-125/TpPa-2复合材料的制备方法是按以下步骤完成的：

将Cu-NH₂-MIL-125和1,3,5-三醛基间苯三酚研磨混合均匀后，加入10 mL耐热玻璃管，同时加入2,5-二甲基对苯二胺，随后加入1,4-二氧六环和醋酸的混合溶液，在超声频率为40 KHz的条件下超声处理30~35 min，在液氮浴中进行三次冻融循环脱气，密封后于120~150℃中加热72~120 h，过滤并用四氢呋喃洗涤数次，干燥得到Cu-NH₂-MIL-125/TpPa-2复合材料；

上述的Cu-NH₂-MIL-125和1,3,5-三醛基间苯三酚的研磨时间为15 min；

上述的Cu-NH₂-MIL-125的质量为1.8~16.8 mg；

上述的1,4-二氧六环和醋酸的体积比为3:1；

上述的醋酸的浓度为3 mol·L^-1；

上述的Cu-NH₂-MIL-125与TpPa-2之间形成II型异质结。

本发明的有益效果：