[发明专利]一种高效光解水产氢MOF TiO2

说明书

本发明公开了一种高效光解水产氢MOF TiOsubgt;2/subgt;‑NiO材料及其制备方法和应用。镍的化合物被广泛用作分解水产氢助催化剂，利用金属镍离子易于与金属有机骨架材料有机配体中含有的氨基配位的特性，利用MOFs结构‑功能可调的特性，选取钛基MOF Ti‑ATA作为前驱材料，高分散负载Nisupgt;2+/supgt;后进行煅烧，得到了助催化剂NiO分散度高、材料颗粒尺寸小、比表面积大、表面亲水性高进而能高效光解水产氢的MOF TiOsubgt;2/subgt;‑NiO材料。本发明制备方法简单，反应原料来源广泛，实验步骤易于操作，具有普适性和潜在的设计研究价值，并且可以批量化生产。

技术领域

本发明属于光催化技术领域，具体属于光催化分解水产氢技术领域，涉及一种高效光解水产氢MOF TiO₂-NiO材料及其制备方法和应用。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

光催化技术因其在解决能源短缺和环境污染等问题方面的潜在应用得到了国内外的广泛关注。氢气是一种无碳的绿色清洁能源。近年来，随着能源短缺问题的日益严重，光催化裂解水制氢引起了越来越多的重视。助催化剂因为能降低光催化反应的过电位和促进反应过程中载流子的分离，被广泛用于光解水领域，而高分散负载的助催化剂又能极大程度地提高催化的效率。

二氧化钛(TiO₂)是一种高效的光催化剂，具有裂解水的性能，而如何提高其光解水产氢的效率一直是广大科研工作者关注的方向。镍基化合物作为助催化剂已被大量应用于提高光催化剂的产氢活性，氧化镍(NiO)可作为产氢助催化剂，而如何高分散的负载NiO又是提高光催化剂产氢活性的关键。金属有机框架材料(MOFs)是由金属离子和有机配体组成，可以用做制备传统无机半导体光催化剂的前驱材料，其框架结构和有机无机的组成亦有助于负载高分散性的金属离子。

发明内容

镍的化合物被广泛用作分解水产氢助催化剂，本发明利用金属镍离子易于与金属有机骨架材料有机配体中含有的氨基配位的特性，利用MOFs结构-功能可调的特性，选取钛基MOF Ti-ATA作为前驱材料，高分散负载Ni²⁺后进行煅烧，得到了助催化剂NiO分散度高、材料颗粒尺寸小、比表面积大、表面亲水性高进而能高效光解水产氢的MOF TiO₂-NiO材料。

鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种高效光解水产氢MOFTiO₂-NiO材料及其制备方法和应用。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种高效光解水产氢MOF TiO₂-NiO材料的制备方法，包括，

制备Ti-ATA：将2-氨基对苯二甲酸溶于40mL N,N-二甲基甲酰胺和10mL甲醇的混合溶剂中，再加入钛酸异丙酯，室温下搅拌5min后转入反应釜中；将反应釜放入烘箱中进行加热，冷却至室温，反应产物经过抽滤后洗涤，室温空气中直至晾干，得到黄色粉末即为Ti-ATA；

制备Ti-ATA-Ni：将硝酸镍溶于100mL去离子水中，加入100mg Ti-ATA，室温下搅拌24h，抽滤后充分洗涤沉淀物表面，并放于烘箱中干燥，烘干一段时间后，即得Ti-ATA-Ni光催化剂样品；

制备MOF TiO₂-NiO：将Ti-ATA-Ni固体粉末放于陶瓷坩埚中，放入马弗炉中煅烧一段时间后，室温冷却即得MOF TiO₂-NiO光催化剂样品。

进一步的，所述制备Ti-ATA，其中，2-氨基对苯二甲酸添加量为10mmol～20mmol，钛酸异丙酯添加量为6mmol～15mmol。