[发明专利]一种过渡金属配合物@共价有机框架光催化剂制备方法

说明书

本发明涉及光催化降解有机污染物技术领域，具体为一种过渡金属配合物@共价有机框架光催化剂制备方法，通过溶剂热和自组装法合成过渡金属配合物@共价有机框架复合光催化材料，本发明制备方法简单，通过简单的溶剂热得到共价有机框架、进一步配位处理得到过渡金属配合物@共价有机框架复合光催化材料，在长波长光谱范围（λ ≥ 600 nm）下具有优异的光催化降解水体有机污染物性能，且可多次循环利用。

技术领域

本发明属于复合光催化材料的合成技术领域，尤其是扩宽可见光吸收光谱范围的光催化材料技术领域，具体为一种过渡金属配合物@共价有机框架光催化剂制备方法。

背景技术

以可见光光催化作为一种可持续的太阳能转换技术，在能源和环境相关领域显示出诱人的应用前景。典型的光催化过程包括四个步骤：光捕获、光生电子和空穴的分离、载流子迁移到光催化剂表面并与化学物质反应。其中，光捕获是第一步也是最重要的一步，它决定了光催化剂的光催化性能。在过去的几十年里，在可见光照射下具有光活性的高效半导体光催化剂得到了广泛的研究，这些光催化剂可应用于水分解，二氧化碳还原和有机污染物降解。其中，由于带隙窄和可见光响应，石墨碳氮化物（g-C₃N₄）作为一种新型的聚合物光催化剂受到了极大的关注。然而，g-C₃N₄存在两个难以克服的缺陷，即对可见光的利用效率低以及快速的电子-空穴对复合，这阻碍了它进行高效的光催化。

三嗪基共价有机框架拥有与g-C₃N₄相似的共轭单元作为可见光光催化的催化活性中心。共价有机框架的能带结构和电子性质可通过调节它的结构而得到合理改善，因此它突破解决了很多g-C₃N₄在光催化上的短板，成为一类有着诱人前景的光催化剂。然而，三嗪基共价有机框架在实际应用中仍未成功，这是由于三嗪基共价有机框架的光吸收边缘一般在550 nm以下，而 λ ≤ 550 nm只是在可见光光谱中非常少的一部分。基于可见光光吸收利用率低，现在迫切需要开发出一种方法打破三嗪基共价有机框架受限制的光吸收范围。

近年来，人们研究了许多含有过渡金属（如铁、钴、镍、铜、锌）配合物和光催化剂的复合光催化体系。这种复合光催化体系利用了铁基过渡金属配合物之间的d-d跃迁，可以将光吸收范围扩展到长波长光谱范围。然而，大多数和过渡金属配合物组成复合光催化体系的都是无机物，有机体系几乎没有涉及，尤其是共价有机框架。共价有机框架由于和过渡金属没有反应基团，因此开发出一种方法实现过渡金属和共价有机框架复合光催化体系很有必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种过渡金属配合物@共价有机框架光催化剂制备方法及应用，该催化剂具有优异的可见光响应，扩宽了可见光光吸收范围，能高效处理水体中的有机污染物质，合成方法简单，产率高，并且催化剂具有良好的稳定性，可以进行多次循环利用，解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种过渡金属配合物@共价有机框架光催化剂制备方法，通过溶剂热和自组装一步法合成一种过渡金属配合物@共价有机框架复合光催化材料，所述溶剂热是通过单体合成，获得共价有机框架前驱体；将共价有机框架材料与金属盐和单宁酸或植酸进行混合搅拌, 金属盐和单宁酸或植酸在搅拌中配位生成配位化合物并涂覆在共价有机框架上。

进一步的，共价有机框架前驱体的制取包括通过将2,4,6-三(4-醛基苯基)-1,3,5-三嗪和2,4,6-三(4-氨基苯基)-1,3,5-三嗪加入1,3,5-三甲苯、1,4-二氧六环和乙酸中形成混合溶液。

进一步的，所述混合溶液前驱体进行超声处理得到均匀的混合溶液后充入氮气进行除气处理。

进一步的，所述混合溶液前驱体进行溶剂热反应，反应的温度为110~130摄氏度，反应时间为72个小时。