一种双核钴非均相催化剂

技术领域

本发明属于光催化剂领域，尤其是涉及一种双核钴非均相催化剂。

背景技术

化石燃料被大量使用，这不仅造成了全球的资源短缺，还带来了难以估计的环境污染，例如因CO

近年来，化学固定、热催化、光催化、电催化和生物化学转化等技术已被用于将CO

光催化剂一般分为两类：均相催化剂和非均相催化剂。均相催化剂具有高活性和高选择性的有点，但是难以回收重复利用导致了催化剂成本高，不利于工业化应用，同时可能带来重金属离子的污染问题。而非均相催化剂刚好可以克制这个问题，但是非均相催化剂面临着活性和选择性低的问题，因此科研工作者们对于均相催化剂固相化做了大量的研究。所谓的均相催化剂固相化，即将均相催化剂采用物理或者化学的方法使之形成一种固体催化剂。这种特殊催化剂的活性组分往往具有和均相催化剂具有同样的性质和结构，这大幅提升了非均相催化剂的选择性和活性，同时可以将催化剂从反应体系中分离，反复使用，大大降低了催化剂成本。

因此，构建一种新型的具有均相催化剂作为催化活性中心的非均相催化剂对于光催化CO

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种双核钴非均相催化剂，以获得具有较高活性和选择性的非均相催化剂材料。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种双核钴非均相催化剂，包括以下步骤：

步骤A、氮杂穴醚配体L-Br的制备：在惰性气氛下，将三(2-氨基乙基)胺的无水甲醇溶液，加入到含5-溴异苯二醛的无水甲醇溶液中，搅拌得到淡黄色沉淀，离心、洗涤、真空干燥，将干燥后的淡黄色沉淀溶于二氯甲烷和无水甲醇的混合溶液中，在冰水浴中惰性气氛下搅拌分批加入硼氢化钠，之后加热回流反应，将反应液冷却至室温后注入分液漏斗，向分液漏斗中加入去离子水，用二氯甲烷萃取，将有机相干燥后过滤，将滤液旋蒸得到氮杂穴醚配体L-Br；

步骤B、Co

步骤C、双核钴聚合物Co

进一步地，步骤A中三(2-氨基乙基)胺、5-溴异苯二醛、硼氢化钠的摩尔比为2:3:30。

进一步地，步骤A中真空干燥温度为50℃，真空干燥时间为12h，二氯甲烷和无水甲醇的混合溶液中二氯甲烷和无水甲醇的体积比为1:1，加热回流反应的温度为50℃，反应时间为24h，旋蒸温度为35℃。

进一步地，步骤B中氮杂穴醚配体L-Br与Co(ClO

进一步地，步骤B中二氯甲烷和无水乙醇的混合溶液中二氯甲烷和无水乙醇的体积比为18:80，搅拌时间为30min，干燥温度60℃，干燥时间为24h。

进一步地，步骤C中Co

进一步地，步骤C中加热回流反应温度为120℃，反应时间为24h，干燥温度为40℃，干燥时间为24h。

进一步地，包括以下步骤：

步骤A、在氩气氛围下，将1g三(2-氨基乙基)胺溶解在100mL无水甲醇中，在一小时内缓慢加入到200mL的含2.22g 5-溴异苯二醛的无水甲醇溶液中。混合溶液在室温下搅拌24小时后，得到淡黄色沉淀；离心淡黄色沉淀，并用无水甲醇以离心的方式洗涤三次，50℃真空干燥12小时；将淡黄色沉淀溶于二氯甲烷和无水甲醇1:1的混合溶液中，在冰水浴中冷却至0℃，后分批加入114mmol硼氢化钠，在氩气氛围下，在室温条件搅拌12小时，后加热到50℃，并在此温度下回流24小时，将反应液冷却至室温后注入分液漏斗，向分液漏斗中加入100mL去离子水，再用100mL二氯甲烷萃取三次，有机相由无水硫酸镁干燥并过滤，在35℃下通过旋转蒸发除去溶液，进而得到氮杂穴醚配体L-Br；

步骤B、在氩气氛围下将氮杂穴醚配体L-Br溶于18mL二氯甲烷和80mL无水乙醇的混合溶液中，得到配体溶液，并保持氩气氛围15分钟，称取200mg Co(ClO

步骤C、将60mg Co

根据上述任一所述的双核钴非均相催化剂在光催化领域的应用。

本发明的双核钴非均相催化剂主要呈块状结构。该催化剂主要由Co

本发明的双核钴非均相催化剂可作为光催化剂，尤其是作为光催化二氧化碳还原的催化剂，如在CH

相对于现有技术，本发明所述的双核钴非均相催化剂具有以下优势：

本发明所述的双核钴非均相催化剂以Co

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的Co

图2为本发明实施例所述的Co

图3为本发明实施例所述的Co

图4为本发明实施例所述的Co

图5为本发明实施例所述的Co

图6为本发明实施例所述的Co

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本实施例的双核钴非均相催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤A、在氩气氛围下，将1g三(2-氨基乙基)胺溶解在100mL无水甲醇中，在一小时内缓慢加入到200mL的含2.22g 5-溴异苯二醛的无水甲醇溶液中。混合溶液在室温下搅拌24小时后，得到淡黄色沉淀；离心淡黄色沉淀，并用无水甲醇以离心的方式洗涤三次，50℃真空干燥12小时；将淡黄色沉淀溶于二氯甲烷和无水甲醇1:1的混合溶液中，在冰水浴中冷却至0℃，后分批加入114mmol硼氢化钠，在氩气氛围下，在室温条件搅拌12小时，后加热到50℃，并在此温度下回流24小时，将反应液冷却至室温后注入分液漏斗，向分液漏斗中加入100mL去离子水，再用100mL二氯甲烷萃取三次，有机相由无水硫酸镁干燥并过滤，在35℃下通过旋转蒸发除去溶液，进而得到氮杂穴醚配体L-Br，产率：83％；

步骤B、在氩气氛围下将氮杂穴醚配体L-Br溶于18mL二氯甲烷和80mL无水乙醇的混合溶液中，得到配体溶液，并保持氩气氛围15分钟，称取200mg Co(ClO

步骤C、将60mg Co

对上述实施例制备的一种Co

图2是上述实施例制备的Co

图3是上述实施例制备的Co

图4是上述实施例制备的Co

图5是上述实施例制备的Co

应用实施例

在16mL的石英管中，将催化剂Co

由图6可知：当催化剂Co

目前非均相催化剂(CO-ZIF-8)光催化还原CO