一种基于罗丹明6g的三核钴催化剂及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于罗丹明6G的三核钴光催化剂及其制备方法和应用，属于配位化学和光催化领域。其分子式为：[Co3(L)2(Ac)2]·2DMF·2H2O，其中L为基于罗丹明6G的衍生物配体。该基于罗丹明6G的三核钴光催化剂的制备方法是在水热条件下，将醋酸钴与配体L溶于N’N-二甲基甲酰胺和水的混合溶剂中，封入反应釜，110℃-115℃恒温三天，自然条件下降至室温得到，其制备方法简单，成本低，在可见光条件下即能催化水分解产氢，且可经过离心分离回收再利用，提高了催化剂的利用率。
【专利说明】-种基于罗丹明6G的三核钴催化剂及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及配位化学和光催化领域，具体涉及一种基于罗丹明6G的三核钴配合 物催化剂及其制备方法和其在光催化产氢方面的应用。
【背景技术】
[0002] 随着工业发展和化石燃料大量使用，能源和环境污染问题也日益加剧，发展环境 友好型的可再生清洁能源早已引起科学工作者们的高度关注。太阳能作为一种取之不尽用 之不竭的清洁能源，完全符合人们对能源的要求，可是太阳能还未能很好地被储存和直接 利用，因此将太阳能有效地转化为其他可直接利用的能源成为研究的重点。
[0003] 氢能以其能量密度高、燃烧产物无污染以及储存方便等特点而成为21世纪最有 潜力的新能源之一。利用太阳能制氢可以将太阳能有效转化为可直接利用的氢能并且有利 于贮存。1972年日本Fujishima课题组最先报道了对光照半导体TiO2电极导致水分解产 生氢气，揭示了利用太阳能分解水制氢，实现太阳能转化为氢能的可行性，同时掀起了科学 工作者们对光催化产氢研究的热潮。水是一种非常稳定的化合物，在标准状态下将一摩尔 的水转化为氢气和氧气是一个非自发反应，所需的自由能改变为AG= 237. 2KJ/mol，据能 斯特方程计算可知，在电解池中仅用I. 23eV的电压就可以把水分解。为了使此反应顺利进 行，半导体催化剂的禁带宽度Eg必须大于I. 23eV。光解水的原理为：光辐射在半导体上，当 辐射的能量大于或相当于半导体的禁带宽度时，半导体内电子受激发从价带跃迁到导带， 而空穴则留在价带，使电子和空穴发生分离，然后分别在半导体的不同位置将水还原成氢 气或者将水氧化成氧气。因此寻找高效的催化剂是光催化产氢的研究热点。
[0004] 通常一个光催化水分解产氢体系包括三个组分，分别为光敏剂、牺牲剂和催化剂。 大量有关制备催化剂的报道多是采用一些贵金属的化合物，例如Ru,Ir,Rh,Pd,Pt等。含 有这个贵金属的催化剂虽然具有较高的光催化活性但是由于其价格昂贵，应用范围受到限 制。因此制备非贵金属催化剂是目前光催化水分解产氢研究的热点之一。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种可回收利用价格低且不含贵金属的催化剂；另一目的 在于提供其制备方法和应用。
[0006] 为实现本发明的目的，本发明公开了 一种用于可见光照射 下催化水分解产氢非贵金属钴配合物，该化合物具有单晶结构，见附 图1。其分子式为：[Co3(L)2 (Ac)2]UDMFdH2O,属于单斜晶系，空间群 为P2 ! /c，a=16.4689(3)A,b=13.7218(3)A,c= 23.1525(5)A, ^ = 133. 0080(10)。，F= 3825.99(14)A3。其中L为基于罗丹明6G的衍生物配体，合成方法参 照专利CN103242825A，L配体结构简式为：
[0007]
【权利要求】
1. 一种基于罗丹明6G的三核钴催化剂，其特征在于，其分子式为： [Co3(L)2(Ac)2] ? 2DMF ? 2H20,其单晶结构如下：
其中L为基于罗丹明6G的衍生物配体，L结构式如下，
2. 制备如权利要求1所述的基于罗丹明6G的三核钴催化剂的方法，其特征在于，通过 以下步骤实现： 将醋酸钴与配体L溶于N' N-二甲基甲酰胺和水的混合溶剂中，封入反应釜中，在水 热法条件下，IKTC _115°C恒温三天，自然条件下降至室温，得到目标产物，即为基于罗丹明 6G的三核钴催化剂。
3. 如权利要求2所述的制备基于罗丹明6G的三核钴催化剂的方法，其特征在于，所述 的醋酸钴与配体L的摩尔比例是3 :2。
4. 如权利要求2所述的制备基于罗丹明6G的三核钴催化剂的方法，其特征在于，所述 的N' N-二甲基甲酰胺和水体积比例是1 :1。
5. 如权利要求1所述的基于罗丹明6G的三核钴催化剂的在光催化产氢中的应用，其特 征在于，在pH值为11，三乙胺的丙酮/水溶液中，醇溶的曙红Y作为光敏剂条件下产氢。
6. 如权利要求5所述的基于罗丹明6G的三核钴催化剂的在光催化产氢中的应用，其特 征在于，三乙胺在丙酮/水溶液体系中体积百分比为10%。
7. 如权利要求5所述的基于罗丹明6G的三核钴催化剂的在光催化产氢中的应用，其特 征在于，丙酮/水溶液体积比为2:1。
【文档编号】C01B3/04GK104324755SQ201410555579
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月17日 优先权日:2014年10月17日
【发明者】臧双全, 王倩, 董喜燕 申请人:郑州大学