[发明专利]CdS形貌与S空位调节C-H活化构筑惰性化学键

权利要求书

1.一种具有S空位的六方相CdS纳米棒光催化剂在C-H活化构筑C-C/C-N/C-S惰性化学键上的应用，其特征在于：

具有S空位的六方相CdS纳米棒Sv-CdS NRs的制备方法为：在180℃的反应温度下，通过溶剂热反应制备CdS纳米棒，将1.92g硝酸镉和1.42g硫脲溶解在乙二胺中并搅拌15分钟，将透明溶液转移到100mL聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，并在180℃下加热18小时，冷却至室温后，用乙醇和去离子水多次洗涤黄色沉淀物，并在70℃下干燥过夜获得CdS纳米棒；将获得的CdS纳米棒用作前体，并将其置于管式炉中，在氮气保护下以10℃/min的加热速率加热至800℃，并保持30分钟以获得Sv-CdS NRs；

所述应用的方法具体如下：

将10mg Sv-CdS NRs、0.2mmol苯乙炔放置在含有5ml四氢呋喃的Schlenk管中,在反应之前，将悬浮液脱气并用Ar饱和，以去除任何溶解的O₂,反应在0.75W/cm²蓝色460nm LED的照射下进行24小时，并在整个反应过程中持续搅拌反应悬浮液,通过GC和GC-MS进行分析2-乙烯基四氢呋喃的转化率为95％；

将10mg制备的Sv-CdS NRs置于密闭玻璃反应器中，使用氩气多次置换管内空气后，配备充满氩气的气球，加入0.2mmol苯乙炔和5mL的1,3-二氧五环，在0.75W/cm²蓝色LED灯照射下反应24h，通过GC和GC-MS分析苯乙炔的转化率和产物选择性,苯乙炔的转化率为53％，对应的顺反异构产物选择性为E/Z＝0.7；

将10mg制备的Sv-CdS NRs置于密闭玻璃反应器中，使用氩气多次置换管内空气后，配备充满氩气的气球，加入0.2mmol的2-氟苯乙炔和5mL四氢呋喃，在0.75W/cm²蓝色LED灯照射下反应24h，通过GC和GC-MS分析2-氟苯乙炔的转化率和产物选择性,2-氟苯乙炔的转化率为68％，对应的顺反异构产物选择性为E/Z＝2.2；

将10mg制备的Sv-CdS NRs置于密闭玻璃反应器中，使用氩气多次置换管内空气后，配备充满氩气的气球，加入0.2mmol的2-甲氧基苯乙炔和5mL四氢呋喃，在0.75W/cm²蓝色LED灯照射下反应24h，通过GC和GC-MS分析2-甲氧基苯乙炔的转化率和产物选择性,2-甲氧基苯乙炔的转化率为87％，对应的顺反异构产物选择性为E/Z＝4.6；

将10mg制备的Sv-CdS NRs置于密闭玻璃反应器中，使用氩气多次置换管内空气后，配备充满氩气的气球，加入0.2mmol的2-甲基苯乙炔和5mL四氢呋喃，在0.75W/cm²蓝色LED灯照射下反应24h，通过GC和GC-MS分析2-甲基苯乙炔的转化率和产物选择性,2-甲基苯乙炔的转化率为78％，对应的顺反异构产物选择性为E/Z＝2.2；

将10mg制备的Sv-CdS NRs置于密闭玻璃反应器中，使用氩气多次置换管内空气后，配备充满氩气的气球，加入0.2mmol的2-乙炔基吡啶和5mL四氢呋喃，在0.75W/cm²蓝色LED灯照射下反应24h，通过GC和GC-MS分析2-乙炔基吡啶的转化率和产物选择性,2-乙炔基吡啶的转化率为87％，对应的顺反异构产物选择性为E/Z＝0.6；

将10mg制备的Sv-CdS NRs置于密闭玻璃反应器中，使用氩气多次置换管内空气后，配备充满氩气的气球，加入0.2mmol苯乙烯和5mL四氢呋喃，在0.75W/cm²蓝色LED灯照射下反应24h，通过GC和GC-MS分析苯乙烯的转化率,苯乙烯的转化率为89％；

将10mg制备的Sv-CdS NRs置于密闭玻璃反应器中，使用氩气多次置换管内空气后，配备充满氩气的气球，加入0.2mmol4-甲基苯乙烯和5mL四氢呋喃，在0.75W/cm²蓝色LED灯照射下反应24h，通过GC和GC-MS分析4-甲基苯乙烯的转化率,4-甲基苯乙烯的转化率为63％；

DMF与烯烃的光催化反应：将10mg Sv-CdS NRs和20mg碱性添加剂Cs₂CO₃添加到Schlenk管中，该管充满N₂以去除O₂,然后，向Schlenk管中加入0.2mmol苯乙烯和4mL DMF,在0.75W/cm²蓝色460nm LED下搅拌混合物24小时,反应后，通过直径20μm的多孔膜过滤混合物，并通过HPLC进行分析，测得偶联产物产率为87％,气体产物用TCD检测器进行GC分析,检测到氢气产生；

DMF与烯烃的光催化反应：将10mg Sv-CdS NRs和20mg碱性添加剂Cs₂CO₃添加到Schlenk管中，该管充满N₂以去除O₂,然后，向Schlenk管中加入0.2mmol4-甲基苯乙烯和4mL DMF,在0.75W/cm²蓝色460nm LED下搅拌混合物24小时,反应后，通过直径20μm的多孔膜过滤混合物，并通过HPLC进行分析，测得偶联产物产率为91％,气体产物用TCD检测器进行GC分析,检测到氢气产生；

甲苯与苯乙烯的光催化反应：将10mg Sv-CdS NRs和0.2mmol苯乙烯置于含有2ml甲苯和2ml二氯甲烷的Schlenk管中,在反应之前，将悬浮液脱气并用Ar饱和，以去除任何溶解的O₂,反应在0.75W/cm² 460nm LED灯照射下进行24小时，并在整个反应过程中持续搅拌反应悬浮液,反应后，通过GC和GC-MS分析滤液，测得偶联产物产率为73％,气体产物用TCD检测器进行GC分析,检测到氢气产生；

苄胺自偶联的光催化反应：将10mg Sv-CdS NRs和0.5mmol苄胺置于含有2ml乙腈的Schlenk管中,在反应之前，将悬浮液脱气并用Ar饱和，以去除任何溶解的O₂,反应在0.15W/cm² 460nm LED灯照射下进行12小时，并在整个反应过程中持续搅拌反应悬浮液,反应后，通过GC和GC-MS分析滤液，测得偶联产物产率为82％；

苄硫醇与苯乙炔的光催化反应：10mg Sv-CdS NRs、0.1mmol苄硫醇和0.12mmol苯乙炔悬浮在含有4ml甲醇溶剂的Schlenk管中,在反应之前，将悬浮液脱气并用N₂饱和，以去除任何溶解的O₂,反应在室温下用0.75W/cm² 460nm LED灯照射下进行,反应后，使用GC和GC-MS对产物进行分析，测得偶联产物产率为83％,气体产物用TCD检测器进行GC分析,检测到氢气产生；

苄硫醇与苯乙烯的光催化反应：10mg Sv-CdS NRs、0.1mmol苄硫醇和0.12mmol苯乙烯悬浮在含有4ml甲醇溶剂的Schlenk管中,在反应之前，将悬浮液脱气并用N₂饱和，以去除任何溶解的O₂,反应在室温下用0.75W/cm² 460nm LED灯照射下进行,反应后，使用GC和GC-MS对产物进行分析，测得偶联产物产率为76％,气体产物用TCD检测器进行GC分析,检测到氢气产生；

CO₂羧化的光催化反应：将10mg Sv-CdS NRs光催化剂和0.3mmol碱添加剂K₂CO₃添加到充满CO₂的Schlenk管中,然后，向Schlenk管中加入0.2mmol乙苯和5mL去离子水,在0.75W/cm²蓝色460nm LED下搅拌混合物24小时,通过多孔膜过滤混合物,酸化后用HPLC分析滤液，测得羧化产物产率为80％；

CO₂羧化的光催化反应：将10mg Sv-CdS NRs光催化剂和0.3mmol碱添加剂K₂CO₃添加到充满CO₂的Schlenk管中,然后，向Schlenk管中加入0.2mmol苯和5mL去离子水,在0.75W/cm²蓝色460nm LED下搅拌混合物24小时,通过多孔膜过滤混合物,酸化后用HPLC分析滤液，测得羧化产物产率为90％。