一種具有可見光催化還原CO2性能的釕配位聚合物及其制備方法與用途技術

本發明專利技術涉及一種具有可見光催化還原CO2性能的釕配位聚合物及其合成與用途。本發明專利技術有如下有益效果：聚合物晶體材料易于合成，簡單溶劑熱即可得到，且晶體尺寸大小和形貌可控；所獲得的晶體材料在紫外可見光區具有寬范圍的光吸收，光穩定等優點；該晶體材料表現出優異的可見光催化還原CO2效果，光轉化效率為110μmol(g?of?Cat.)

A photocatalytic reduction of CO with visible light

The present invention relates to a photocatalytic reduction CO with visible light

【技術實現步驟摘要】
一種具有可見光催化還原CO2性能的釕配位聚合物及其制備方法與用途
本專利技術涉及一種具有可見光催化還原CO2性能的釕配位聚合物及其合成與用途。
技術介紹
由CO2導致的溫室效應日益嚴重，如何穩定控制大氣中溫室氣體已成為研究熱點,并引起了環境、能源、物理、化學等各學科研究者的關注。CO2由于惰性大,不易活化，使得其固化和轉化受到限制，要完成CO2的轉化需消耗很多的能量和資源，因此，開發低能耗的CO2轉化具有重要的意義。光催化可在常溫常壓下進行，不需要消耗大量的額外能量，操作條件簡單易控，并且是一種能夠有效利用太陽能的方法。參照綠色植物的光合作用，在光催化反應系統中，必須引入有效的光敏劑與光催化劑。光敏劑一般在光照下存在多重能級躍遷，從而可以吸收寬范圍的可見光，形成具有活性的激發態，通常包括金屬酞菁類化合物，金屬多吡啶類化合物以及金屬卟啉環類化合物等。在這里，我們引入多吡啶類的敏化和催化雙功能Ru化合物，用簡單溶劑熱方法得到具有優異可見光催化還原CO2性能的釕配位聚合物材料。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種具有可見光催化還原CO2性能的釕配位聚合物。本專利技術的另一個目的在于提供一種具有可見光催化還原CO2性能的釕配位聚合物的制備方法。本專利技術的另一個目的在于提供一種具有可見光催化還原CO2性能的釕配位聚合物的用途。本專利技術的技術方案如下：一種具有可見光催化還原CO2性能的釕配位聚合物，所述的釕配位聚合物材料的結構式為{Gd2[Ru(dcbpy)3]}·2ClO4-，其中，所述的dcbpy為2，2-聯吡啶-4，4-二羧酸根離子。進一步地，所述的一種釕金屬配位聚合物屬于單斜晶系C2/c空間群，它的單胞參數為：α＝90，β＝114.12，γ＝90,V＝6311(4)。一種具有可見光催化還原CO2性能的釕配位聚合物的制備方法，采用溶劑熱法制備所述的釕配位聚合物，具體包括如下步驟：(1)制備Ru(H2dcbpy)3Cl2將RuCl3和H2dcbpy加入反應釜中，然后在反應釜中加入HCl溶液，接著超聲30分鐘以上，使RuCl3和H2dcbpy充分溶解；之后將反應釜放入烘箱中，設置烘箱的溫度為180～200℃，反應3天以上，最后析出固體、過濾、洗滌、晾干，得到Ru(H2dcbpy)3Cl2；其中，所述的RuCl3、H2dcbpy與HCl的摩爾比為1：2～3：1000～1200；(2)制備{Gd2[Ru(dcbpy)3]}·2ClO4-將Gd(NO3)3和Ru(H2dcbpy)3Cl2在室溫下加入反應瓶，然后再加入HClO4溶液，超聲30分鐘以上，使Gd(NO3)3和Ru(H2dcbpy)3Cl2充分溶解，最后放入70～120℃烘箱中反應5～10天后，即可得到所述的釕金屬配位聚合物，其中，所述的Gd(NO3)3、Ru(H2dcbpy)3Cl2與HClO4摩爾比為1～2：1～2：80～120。所述的HCl溶液的為35％的濃鹽酸；所述的HClO4溶液的濃度為6mol/L。一種具有可見光催化還原CO2性能的釕配位聚合物的用途，其特征在于：所述的釕配位聚合物用于制備可見光催化還原CO2的異相光催化劑材料。一種利用可見光實現可見光催化還原CO2性能的材料，其特征在于：所述的利用可見光實現可見光催化還原CO2性能的材料由所述的新型釕金屬有機配位聚合物制備而成。本專利技術的有益效果在于：(1)生長出{Gd2[Ru(dcbpy)3]}·2ClO4-晶體，易于合成，簡單溶劑熱即可得到，且晶體尺寸大小和形貌可控；(2)所獲得的晶體材料在紫外可見光區具有寬范圍的光吸收，光穩定等優點；(3)所獲得的晶體材料表現出優異的可見光催化還原CO2效果，光轉化效率為110μmol(gofCat.)-1h-1。本專利技術為有效利用太陽能實現綠色催化提供實驗技術基礎。附圖說明圖1為本專利技術實施例1中{Gd2[Ru(dcbpy)3]}·2ClO4-晶體的模擬粉末XRD圖。圖2為本專利技術實施例1中{Gd2[Ru(dcbpy)3]}·2ClO4-晶體的測試粉末XRD圖。圖3為本專利技術實施例2中{Gd2[Ru(dcbpy)3]}·2ClO4-晶體的可見光吸收光譜圖。圖4為本專利技術實施例3中{Gd2[Ru(dcbpy)3]}·2ClO4-晶體的光催化效果圖。具體實施方式：下面結合實施例及附圖進一步描述本專利技術。本領域技術人員知曉，下述實施例不是對本專利技術保護范圍的限制，任何在本專利技術基礎上做出的改進和變化都在本專利技術的保護范圍之內。實施案例1采用溶劑熱法合成釕金屬有機配位聚合物，它的步驟為：(1)Ru(H2dcbpy)3Cl2稱取1摩爾RuCl3和2.5摩爾份的H2dcbpy加入反應釜中，然后再在反應釜中加入1100摩爾的濃鹽酸溶液，接著超聲30分鐘以上，使其充分溶解；最后將反應釜放入烘箱中，設置溫度為190℃，反應3天以上。最后析出固體、過濾、洗滌、晾干，得到Ru(dcbpy)3Cl2；反應方程式如下RuCl3+3H2dcbpy→Ru(H2dcbpy)3Cl2+Cl-(2){Gd2[Ru(dcbpy)3]}·2ClO4-以2摩爾Gd(NO3)3和1摩爾Ru(H2dcbpy)3Cl2為原料，室溫下加入反應瓶，然后再加入100摩爾的HClO4溶液，超聲30min以上后，使其充分溶解。最后放入90℃烘箱中反應。反應7天后，即可得到釕金屬配位聚合物材料{Gd2[Ru(dcbpy)3]}·2ClO4-晶體。反應方程式如下2Gd(NO3)3+Ru(H2dcbpy)3Cl2+2HClO4→{Gd2[Ru(dcbpy)3]}·2ClO4-+6NO3-+8H+所述的HCl溶液的為35％的濃鹽酸；所述的HClO4溶液的濃度為6mol/L。對得到的產物進行單晶X射線測試，得到單晶的X射線模擬譜圖如圖1所示，圖2是晶體的測試粉末XRD圖，圖2與圖1吻合。實施案例2采用溶劑熱法合成釕金屬有機配位聚合物，它的步驟為：(1)Ru(H2dcbpy)3Cl2稱取1摩爾RuCl3和2摩爾的H2dcbpy加入反應釜中，然后再在反應釜中加入1000摩爾的濃鹽酸溶液，接著超聲30分鐘以上，使其充分溶解；最后將反應釜放入烘箱中，設置溫度為180℃，反應3天以上。最后析出固體、過濾、洗滌、晾干，得到Ru(dcbpy)3Cl2；反應方程式如下RuCl3+3H2dcbpy→Ru(H2dcbpy)3Cl2+Cl-(2){Gd2[Ru(dcbpy)3]}·2ClO4-以1摩爾Gd(NO3)3和1摩爾Ru(H2dcbpy)3Cl2為原料，室溫下加入反應瓶，然后再加入80摩爾的HClO4溶液，超聲30min以上后，使其充分溶解。最后放入70℃烘箱中反應。反應10天后，即可得到釕金屬配位聚合物材料{Gd2[Ru(dcbpy)3]}·2ClO4-晶體。反應方程式如下2Gd(NO3)3+Ru(H2dcbpy)3Cl2+2HClO4→{Gd2[Ru(dcbpy)3]}·2ClO4-+6NO3-+8H+所述的HCl溶液的為35％的濃鹽酸；所述的HClO4溶液的濃度為6mol/L。對得到的產物進行單晶X射線測試，得到單晶的X射線模擬譜圖如圖1所示，圖2是晶體的測試粉末XRD圖，圖2與圖1吻合。實施案例3采用溶劑熱法合成釕金屬有機配位聚合物，它的步驟為本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有可見光催化還原CO

【技術特征摘要】
1.一種具有可見光催化還原CO2性能的釕配位聚合物，其特征在于：所述的釕配位聚合物的結構式為{Gd2[Ru(dcbpy)3]}·2ClO4-，其中，所述的dcbpy為2，2-聯吡啶-4，4-二羧酸根離子。2.根據權利要求1所述的一種釕配位聚合物，其特征在于：所述的釕配位聚合物屬于單斜晶系C2/c空間群。3.根據權利要求2所述的一種釕配位聚合物，其特征在于：所述的釕配位聚合物的單胞參數為：α＝90，β＝114.12，γ＝90,V＝6311(4)。4.根據權利要求1-3中任意一項所述的一種釕配位聚合物的制備方法，其特征在于：采用溶劑熱法制備所述的釕配位聚合物，具體包括如下步驟：(1)制備Ru(H2dcbpy)3Cl2將RuCl3和H2dcbpy加入反應釜中，然后在反應釜中加入HCl溶液，接著超聲30分鐘以上，使RuCl3和H2dcbpy充分溶解；之后將反應釜放入烘箱中，設置烘箱的溫度為180～200℃，反應3天以上，析出固體后，接著過濾、洗滌和晾干，得到Ru(H2dcbpy)3Cl2；其中，所述的RuCl3、H2dcbpy與HC...

【專利技術屬性】
技術研發人員：羅軍華，李麗娜，張書泉，王灑灑，吳振躍，
申請(專利權)人：中國科學院福建物質結構研究所，
類型：發明
國別省市：福建,35