一种COF-316/Pt@TpBpy-COF复合材料的制备及光催化分解水

本发明涉及一种cof-316/pt@tpbpy-cof复合材料的制备及光催化分解水。

背景技术：

1、随着社会的高速发展和人口数量的不断增多，人类对能源的需求程度与日俱增，化石燃料的燃烧不可避免地导致了化石能源短缺和生态环境污染这两大问题。因此，开发利用清洁、可再生的绿色能源来代替的化石能源同时改变环境污染问题尤为重要。在众多能源中，氢能具有可再生、能量密度高、零污染等优点，被认为是解决能源危机最有前途的能源之一。通过以取之不尽的太阳能为驱动力光催化裂解水产生氢气和氧气是一种最为清洁有效的方式。但由于单组分光催化剂存在电子和空穴易复合的问题，使得裂解水的效率极低。因此构筑异质结，最大程度利用可见光，提高电子空穴分离效率是较为有效的方式。

2、共价有机框架(covalent organic frameworks，简称cofs)是一种新型的由共价键连接而成的晶态多孔材料，主要由h、c、o、n等轻质元素组成，具有纳米孔大小可调、高的比表面积、预先设计的建筑单元、丰富的活性位点、可设计的链结构和可编程的拓扑结构等优点，使得cofs在气体吸附和分离、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并被广泛的开发。然而，单组分的cofs光催化剂存在电子空穴极易复合的问题，这限制了cofs光催化剂的产氢产氧活性。因此，构建异质结实现双组分光催化剂提高分解水效率成为了研究热点。

技术实现思路

1、本发明的目的是要解决单组分光催化剂电子空穴易复合、分解水效率不高的问题，而提供一种cof-316/pt@tpbpy-cof复合材料的制备方法及光催化分解水应用。

2、本发明的一种cof-316/pt@tpbpy-cof复合材料的制备方法是按以下步骤完成的：

3、一、cof-316/pt@tpbpy-cof复合材料的制备：将含有ptnps的n,n-二甲基乙酰胺(dma)溶液，5,5-二氨基-2,2-联吡啶，1,3,5-三醛基间苯三酚，cof-316加入耐热玻璃管中，并依次加入邻二氯苯和dma，在超声频率为35～45khz的条件下超声处理30～35min，随后加入6mol·l-1醋酸溶液，在液氮中循环冷冻脱气三次，密封后于120℃中加热72h，过滤并依次用dma，乙醇洗涤数次，60℃真空干燥得到红棕色粉末即为cof-316/pt@tpbpy-cof复合材料。

4、步骤一中所述使用的含有ptnps的dma溶液的浓度为2.96mg/ml；

5、步骤一中所述ptnps与tpbpy-cof的质量比为0.05:1；

6、步骤一中所述cof-316与tpbpy-cof的质量比为0.8:9.2-4:6；

7、步骤一中所述5,5-二氨基-2,2-联吡啶和1,3,5-三醛基间苯三酚的摩尔比为3:2；

8、步骤一中所述邻二氯苯、dma和醋酸体积比0.5:1.5:0.2；

9、步骤一中所述密封后于120℃中加热72h。

10、上述的cof-316/pt@tpbpy-cof复合材料在光催化分解水方面的应用。

11、本发明的有益效果：

12、本发明采用溶剂热法，以5,5-二氨基-2,2-联吡啶和1,3,5-三醛基间苯三酚为原料，原位加入ptnps成功合成了pt@tpbpy-cof，但是该材料在可见光下分解水的效率较低为96.0μmol·h-1·g-1。因此该发明将pt@tpbpy-cof与另一种晶态多孔材料cof-316进行复合，合成了cof-316/pt@tpbpy-cof复合材料，该材料有效的提高了光催化分解水性能，产氢效率为140.4～220.4μmol·h-1·g-1，产氧效率为66.0～105.2μmol·h-1·g-1。

技术特征：

1.一种cof-316/pt@tpbpy-cof复合材料的制备，其特征在于该方法按以下步骤进行：

2.根据权利要求1所述的一种cof-316/tpbpy-cof复合材料的制备，其特征在于步骤一中所述cof-316与tpbpy-cof s型异质结的制备。

3.根据权利要求1所述的一种cof-316/pt@tpbpy-cof复合材料的制备，其特征在于步骤一中所述cof-316与pt@tpbpy-cof的最佳性能质量比为2:8。

技术总结
本发明涉及一种COF‑316/Pt@TpBpy‑COF复合材料的制备及光催化分解水。本发明提供一种新型COF‑316/Pt@TpBpy‑COF复合材料，目的是为了解决现有TpBpy‑COF光催化分解水时光利用率低和电子空穴易复合的问题。方法：一、Pt NPS的制备；二、COF‑316的制备；三、COF‑316/Pt@TpBpy‑COF复合材料的制备。本发明的制备过程简单有效，试剂消耗少且性能高；且本发明提供的光催化剂能够有效提高光催化分解水效率低的问题。本发明应用于光催化分解水领域，实验表明该复合材料具有优异的光催化分解水性能，在可见光照射下分解水产氢速率可达到220.4μmol·h‑1·g‑1，产氧效率为101.5μmol·h‑1·g‑1。

技术研发人员：张凤鸣,栾冰冰
受保护的技术使用者：哈尔滨理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15