[发明专利]一种稀土金属配合物及其制备方法和光催化剂

说明书

本发明涉及光催化领域，尤其涉及一种稀土金属配合物及其制备方法和光催化剂。所述稀土金属配合物的制备方法包括：将稀土金属盐和苯基膦酸溶于溶剂中进行溶剂热反应，得到配合物；其中，所述稀土金属盐选自六水合氯化钐、六水合氯化铱和六水合氯化铽中的至少一种；所述稀土金属盐与所述苯基膦酸的摩尔比为1:0.5～8。本发明采用的溶剂热合成方法，合成方法简单，反应条件温和，通过特定稀土金属盐与苯基膦酸制得的新型苯基膦酸稀土金属配合物，其具有更优异的光催化裂解水制氢活性和稳定性。

技术领域

本发明涉及光催化技术领域，尤其涉及一种稀土金属配合物及其制备方法和光催化剂。

背景技术

无机-有机杂化材料由于结合了无机和有机组分的综合性能在光学材料、生物材料、发光材料、催化剂等方面被广泛应用。有机配体选择的种类繁多，膦酸类、羧酸类化合物是常见的有机配体。与大多数羧酸类化合物配体相比，膦酸类化合物配体可以与配位中心离子形成较强的配位键。在配位的过程中，膦酸类化合物配体可以提供不同的脱质子水平和更多的键合位点，因而膦酸类配合物可以表现出更好的化学稳定性和热稳定性。例如，Zhang研究组以N,N'-二双膦酸基团取代的1,3-丙二胺衍生物作为配体合成的铂(II)配合物对骨肉瘤细胞系表现出较高的体外抑制活性，其对医学抗肿瘤的研究提供了有益的基础实验数据和理论依据。Yang课题组以苯基膦酸为配体制备的层状铝(III)、铁(III)、锌(II)配合物具有较好的阻燃功能，是一类较好的阻燃剂。此外，膦酸类配合物还是一类极具潜力的光催化剂，被应用于光降解染料、光还原二氧化碳、光解水制氢等领域。光催化的本质是在入射光的作用下，膦酸类化合物配体作为光敏剂，吸收光子产生光生电子和空穴，电子转移到配位中心离子上完成光生电子和空穴的分离。对于大多数光催化剂，存在光生电子-空穴的快速复合问题，限制了催化剂的催化活性。而且现有研究中的二苯基膦酸稀土金属配合物在光催化制氢方面的应用效果仍存在改进空间，目前设计合成一种新型的用于光催化裂解水制氢的稀土金属配合物是本领域亟待解决的重要课题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种(用于光催化裂解水制氢)稀土金属配合物及其制备方法和催化剂。本发明采用的溶剂热合成方法，合成方法简单，反应条件温和，原料易得，能利用基本化工原料制得，本发明配合物具有良好的光催化裂解水制氢活性和稳定性。

第一方面、本发明提供的稀土金属配合物的制备方法，包括：将稀土金属盐和苯基膦酸溶于溶剂中进行溶剂热反应，得到配合物；其中，所述稀土金属盐选自六水合氯化钐、六水合氯化铱和六水合氯化铽中的至少一种；所述稀土金属盐与所述苯基膦酸的摩尔比为1:0.5～8。本发明基于催化剂的光生电子-空穴快速复合问题，以苯基膦酸为配体，特定镧系金属钐、铱、铽为配位中心离子，制备了苯基膦酸金属配合物，利用光催化裂解水制氢评价采用本发明配合物的光催化剂性能，本发明提供的新型苯基膦酸稀土金属配合物具有更优异的光催化裂解水制氢活性和稳定性。

进一步优选，所述稀土金属盐与所述苯基膦酸的摩尔比为1:0.5～1.8，最优选为1:1.5。本发明中，经研究进一步发现，通过采用优选比例下的上述稀土金属盐和苯基膦酸制备的片状形貌的稀土金属配合物，其更有利于提高光催化裂解水制氢的活性和稳定性。

作为优选，所述稀土金属盐与所述溶剂的摩尔体积比优选为1mmol:1～20mL，最优选为1mmol:14mL。本发明通过优化各原料比例尤其是稀土金属盐与溶剂的比例，能够使得配合物的光催化性能进一步得到提高。

作为优选，所述溶剂为无水乙醇。

作为优选，所述溶剂热反应的反应温度为175～185℃；反应时间为70～75h。

进一步优选，所述的稀土金属配合物的制备方法，包括如下步骤：

1)将所述稀土金属盐、所述苯基膦酸和无水乙醇混合，室温下搅拌，得到混合物；

2)将所述混合物放入反应釜中，将所述反应釜置于马弗炉中进行溶剂热反应；