[发明专利]催化剂、其制备方法、催化剂体系及应用

说明书

本发明公开了一种催化剂、其制备方法、催化剂体系及应用，所述催化剂选自如式(Ⅰ)和/或式(Ⅱ)所示的物质；其中，M选自Ru和/或Ir；R选自H、NH₂以及CH₃。本发明的催化剂，通过采用新的配体与M‑tpy‑Cl₃从而达到的催化剂具有高效的光催化制氢效率。同时由于1个配体可以与两个M‑tpy‑Cl₃进行配位，从而使催化剂具备双金属中心，进一步的提高了本发明的催化剂的光催化制氢效率。

技术领域

本发明是关于光催化制氢领域，特别是关于一种催化剂、其制备方法、催化剂体系及应用。

背景技术

氢气是目前被认为较好的绿色清洁能源之一。作为一种能量载体，氢因为有着高于汽油(40kJ/g)的能量密度(122kJ/g)，以及无污染的反应产物，有希望成为解决这些日益增长的世界能源需求问题的关键所在。目前获取氢气的主要途径依旧是从矿物燃料(如石油、煤炭、天然气等)中转化制取得到氢气，这是目前最主要的获取氢气的方法。然而这种方法使用的依旧是传统化石燃料，而这些资源根据全世界的消耗速度计算，还可以供人类使用最多220年。因此，人们发现了光催化分解水或其他物质制氢的方法，光催化制氢的方法需要使用催化剂，但是目前的催化剂的催化效率较低，导致制氢的效率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种催化剂，其可以实现高效的光催化制氢。

本发明的另一目的在于提供一种催化剂的制备方法、催化剂体系及应用。

为实现上述目的，本发明的实施例提供了一种催化剂，所述催化剂选自如式(Ⅰ)和/或式(Ⅱ)所示的物质；

其中，M选自Ru和/或Ir；R选自H、NH₂以及CH₃。

本发明的实施例提供了一种如上述的催化剂的制备方法，包括如下步骤：

获得如式(Ⅲ)所示的配体；

将配体与式(Ⅳ)所示的M-tpy-Cl₃进行配位反应，获得催化剂；

式(III) 式(IV)

其中，M选自Ru和/或Ir；R选自H、NH₂以及CH₃。

在本发明的一个或多个实施方式中，获得如式(Ⅲ)所示的配体的步骤包括：

获得如式(Ⅴ)所示的中间体；

将中间体在碱性条件下与第一反应物反应，获得式(Ⅲ)所示的配体；

其中，所述第一反应物选自胍、甲脒、乙脒。

在本发明的一个或多个实施方式中，获得如式(Ⅴ)所示的中间体的步骤包括：

在碱性条件下，将2-醛基吡啶与2-乙酰基吡啶混合反应，得到所述中间体。

本发明的实施例还提供了一种催化剂体系，包括溶剂以及如上述的催化剂。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述催化剂体系还包括载体，所述催化剂负载于所述载体上。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述载体为氧化铝载体、活性炭载体、沸石中的至少一种。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述催化剂体系还包括光敏剂；

在本发明的一个或多个实施方式中，所述光敏剂为Ru(bpy)₃(ClO₄)₂。