[发明专利]一种氨基改性的SiO2微球的配位化合物、其制备方法和应用

说明书

本发明属于CO₂催化还原领域，更具体地，涉及一种氨基改性的二氧化硅微球的配位化合物、其制备方法及其在催化还原CO₂中的应用。该配位化合物为氨基改性的二氧化硅微球配位过渡金属形成的化合物，该化合物以氨基改性的二氧化硅微球为主体，每四个所述氨基配合一个过渡金属原子。将其应用于还原二氧化碳，该光催化剂介于有机与无机催化剂之间，以一个硅球为基底，无数个表面的氨基配钴的多核同时参与催化，能够同时制备H₂和CO气体，催化性能优异，由此解决现有技术还原二氧化碳的均相催化体系使用贵金属成本高，而无机材料催化剂转化效率低且特异性不高的技术问题。

技术领域

本发明属于CO₂的催化还原领域，更具体地，涉及一种氨基改性的二氧化硅微球的配位化合物、其制备方法及其在催化还原CO₂中的应用。

背景技术

二氧化碳被认为是对当代气候变化影响最大的温室气体。过量的排放到大气中的二氧化碳引起了从南北极冰川融化到气候变暖的各种问题。而同时，人类生产生活又消耗着越来越多的以碳为基础的能源和材料，这两方面的矛盾是当今世界的主要矛盾之一。为解决这方面的矛盾，近年来，研究人员模仿植物的光合作用对光催化还原CO₂进行了大量的探索性研究，目的在于利用大气中的过量的二氧化碳转化为我们日常生产生活所需的含碳化合物，如乙醇，甲醇，乙烯等。

目前人们已经发展出几大类光催化还原CO₂的光催化剂，例如有机配体催化剂，无机材料催化剂等。有机配体催化剂虽然选择性较好，但是通常使用贵金属光敏剂，价格较高。无机材料催化剂虽然价格比较低，但在催化生成CO的同时会生成甲烷甲酸等物质，从而导致生成CO的选择性较差。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种氨基改性的二氧化硅微球的配位化合物、其制备方法及其在催化还原CO₂中的应用，其目的在于通过合成以氨基化SiO₂球为载体，之后再配合过渡金属形成多核的催化剂，将其应用于光还原二氧化碳，该催化剂介于有机与无机催化剂之间，以一个硅球为基底，无数个表面的氨基配钴的多核同时参与催化，能够同时制备H₂和CO气体，催化性能优异，由此解决现有技术还原二氧化碳的均相催化体系使用贵金属成本高，而无机材料催化剂转化效率低且特异性不高的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种氨基改性的二氧化硅微球的配位化合物，其为氨基改性的二氧化硅微球配位过渡金属形成的化合物，该化合物以氨基改性的二氧化硅微球为主体，每四个所述氨基配位一个过渡金属原子。

优选地，所述过渡金属为Co、Fe或Ni。

优选地，所述二氧化硅微球的直径为90nm～110nm。

优选地，所述化合物中过渡金属元素的质量分数为0.04％～5.0％。

优选地，所述化合物中过渡金属元素的质量分数为0.04％～1.23％。

按照本发明的另一个方面，提供了一种所述的配位化合物的制备方法，包括如下步骤：

(1)将氨水溶液与乙醇溶液混合，搅拌均匀，再加入正硅酸乙酯，密闭搅拌后，离心，醇洗，干燥，得到SiO₂球；再将SiO₂球分散到甲苯中，并加入3-氨丙基三甲氧基硅烷，搅拌回流后，离心，醇洗，干燥，得到氨基化SiO₂球；

(2)将步骤(1)中得到的氨基化SiO₂均匀分散至乙腈中，再加入金属氯化物，充分反应后，离心，醇洗，干燥得到所述配位化合物SiO₂-NH₂-M，所述M为过渡金属元素。