专利名称：铱配合物、其制备方法、可见光催化还原水的方法、以及染料敏化太阳电池的制作方法
技术领域：
本发明提供一种铱配合物、其制备方法，以及利用所述铱配合物实现可见光催化还原水的方法、和制得的染料敏化太阳电池。
背景技术：
进入21世纪以来，化石能源的消耗不仅造成能源危机，而且严重的破坏了人类生存的环境。寻找和开发环境友好型、可再生的绿色能源已经成为人类关注的重点。氢能具有清洁无污染、氢的发热值高、燃烧性能好、利用形式多、存储量大等特点；太阳能具有普遍、 无害、长久使用的特征，它们被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源。氢气能否作为燃料广泛使用，关键在于制氢工艺。作为大规模生产氢的主要途径，电解水无疑是最可行的。然而，水分子中的氢原子结合得十分紧密，电解时要耗用大量的电力，比燃烧氢气本身所产生的能量还要多。光催化分解水制备氢气是借助光的能量使水分解，将太阳能转换为化学能， 因此这一技术作为从水中提取氢的受到了科学界的瞩目。传统半导体材料具有光催化还原水制备氢气的性能，然而其具有吸收可见光能力差，催化速率缓慢的特征。同时，寻找优异的光催化剂将二氧化碳还原为碳氢化合物(比如甲烷)，不仅可以解决气候问题，还可以缓解能源危机。另外，设计和可发将太阳能转换为电能的器件研究也成为当今的研究热点，染料敏化太阳电池是一种制备工艺简单，成本低廉的光电转换器件，利用这种电池来利用太阳能也成为人们工作的重点。鉴于以上情况，研究开发具有可见光响应，可以快速将水还原制备氢气和将二氧化碳还原为碳氢化合物的催化剂将太阳能转换为化学能以及将太阳能转换为电能的器件成为当下的研究热点。
发明内容
本发明提供一种铱配合物，具有可见光响应，是一种可以快速将水还原制备氢气的催化剂。本发明还提供所述铱配合物的制备方法。本发明还提供以所述铱配合物作为光敏剂实现可见光催化还原水制备氢气的方法。本发明还提供含有所述铱配合物的染料敏化太阳电池。所述铱配合物，其化学式为Ir (L)2Hbpdc，其中L为3_三氟甲基_2_苯基苯并噻唑，2-苯基苯并噻唑，2-苯基-5-(三氟甲基)苯并噻唑或4-N，N 二甲基-苯基-5-(三氟甲基)苯并噻唑，Hbpdc为4-羧基-4'-羧酸根_2，2'-联吡啶。所述铱配合物的结构式为
权利要求
1.一种铱配合物，其特征在于，其化学式为Ir (L) 2Hbpdc，其中L为3-三氟甲基_2_苯基苯并噻唑，2-苯基苯并噻唑，2-苯基-5-(三氟甲基)苯并噻唑或4-N，N 二甲基-苯基-5-(三氟甲基)苯并噻唑，Hbpdc为4-羧基-4'-羧酸根_2，2'-联吡啶。
2.如权利要求1所述的铱配合物，其结构式为
3.权利要求1或2所述的铱配合物的制备方法，其特征在于，将三氯化铱和L溶解于第一溶剂中，回流反应后，冷却、提纯得到中间产物Ir2(L)4Cl2,将中间产物和4，-4' -二羧酸_2，2'-联吡啶、碳酸钠溶于第二溶剂中，在惰性气体保护下回流反应，冷却、提纯得到所述铱配合物。
4.如权利要求3所述的铱配合物的制备方法，其特征在于，L为3-三氟甲基-2-苯基苯并噻唑，2-苯基苯并噻唑或2-苯基-5-(三氟甲基)苯并噻唑时，将Immol三氯化铱和 2. Ommol L加入到2細1乙二醇乙醚和水的混合溶剂中，其中乙二醇乙醚和水的体积比为 3 1，回流反应过夜，冷却至室温、提纯得到中间产物Ir2(L)4Cl2,将中间产物和4，-4' -二羧酸_2，2'-联吡啶、碳酸钠按摩尔比1 1.2 8的比例加入到甲醇和二氯甲烷的混合溶剂中，甲醇和二氯甲烷的体积比为1 1，在惰性气体保护下回流反应过夜，冷却至常温后、提纯得到所述铱配合物。
5.如权利要求3所述的铱配合物的制备方法，其特征在于，L为4-N，N二甲基-苯基-5-(三氟甲基)苯并噻唑时，将Immol三氯化铱和2. Ommol L溶于2細1乙二醇乙醚和水的混合溶剂中，其中乙二醇乙醚和水的体积比为3 1，回流反应过夜，冷却至室温、提纯得到中间产物Ir2(L)4Cl2,将中间产物和4，-4' - 二羧酸_2，2' _联吡啶、碳酸钠按摩尔比 1 1.2 8的比例溶于乙二醇乙醚中，在惰性气体保护下回流反应过夜，冷却至常温后、提纯得到所述铱配合物。
6.如权利要求4或5所述的铱配合物的制备方法，其特征在于，三氯化铱和配体L回流反应后，冷却到室温，将溶剂旋干后在硅胶柱中以体积比为3 1的乙酸乙酯和正己烷为洗脱剂分离，收集红色流段，将溶剂旋干后，干燥得到中间产物Ir2 (L) 4C12，将中间产物和 4，-4' - 二羧酸_2，2'-联吡啶和碳酸钠回流反应后，冷却至室温，以体积比为1 1的甲醇和二氯甲烷为洗脱剂进行色谱分离，提纯得到所述的铱配合物。
7.一种以权利要求1或2所述铱配合物作为光敏剂实现可见光催化还原水制备氢气的方法。
8.如权利要求7所述的可见光催化还原水制备氢气的方法，其特征在于将所述铱配合物、三乙醇胺、K2PtCl4加入水溶液中，用浓盐酸调pH至中性，在可见光的照射下光催化还原水制备氢气。
9.一种以权利要求1或2所述铱配合物作为染料的染料敏化太阳电池。
10.如权利要求9的所述染料敏化太阳电池，其特征在于，所述铱配合物染料敏化的二氧化钛为光阳极，钼电极为对电极，Γ/Ι3-为电解质。
全文摘要
本发明提供一种铱配合物，具有可见光响应，可以实现快速可见光催化水还原制备氢气。本发明还提供所述铱配合物的制备方法、以所述铱配合物实现可见光催化还原水制备氢气的方法以及含有所述铱配合物的染料敏化太阳电池。所述铱配合物的化学式为Ir(L)2Hbpdc，L为3-三氟甲基-2-苯基苯并噻唑，2-苯基苯并噻唑，2-苯基-5-(三氟甲基)苯并噻唑或4-N，N二甲基-苯基-5-(三氟甲基)苯并噻唑，Hbpdc为4-羧基-4′-羧酸根-2，2′-联吡啶。铱配合物的制备方法为将三氯化铱和L溶解于第一溶剂中，反应得到中间产物Ir2(L)4Cl2，将中间产物和4，-4′-二羧酸-2，2′-联吡啶、碳酸钠反应得到所述铱配合物。
文档编号H01G9/20GK102491989SQ20111038189
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月26日 优先权日2011年11月26日
发明者于振涛, 元勇军, 邹志刚 申请人:南京大学