[发明专利]吡啶轴向配位修饰类卟啉Ni-N-C复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于改性g‑Csubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;材料技术领域，公开了一种吡啶轴向配位修饰类卟啉Ni‑N‑C复合材料及其制备方法和应用，所述方法包括：将g‑Csubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;前驱体与镍源混合均匀后，于700～800℃的温度下烧结处理1～3h，获得复合材料A；其中，所述g‑Csubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;前驱体为三聚氰胺；将复合材料A均匀分散于水溶液中，经超声处理后，静置，获得上清液；向上清液中加入吡啶和醇溶液混匀后，干燥，获得复合材料B。本发明在原子尺度上，通过加入镍原子与g‑Csubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;空腔结构上的N进行配位形成单原子Ni‑N‑C材料，利用轴向吡啶基团进行五配位改变镍单原子局部电荷微环境以优化g‑Csubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;的光学性能及其稳定性。

技术领域

本发明涉及改性g-C₃N₄材料技术领域，尤其涉及一种吡啶轴向配位修饰类卟啉Ni-N-C复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

g-C₃N₄因制作简单且廉价，且具有耐酸耐腐蚀、可见光响应等优点，而受到了广大学者的关注。且现有技术中，相关研究表明孤立过渡金属/氮配位(M-N-C)材料具有与金属卟啉化合物相似的M-Nx配位环境及特性。而且类卟啉的M-N-C材料也由于其优异的性能和易于回收的特点而受到关注。目前已有大量研究在催化、传感、储能、生物成像、能源、医学等领域展开。

现有技术在制备类卟啉的M-N-C材料时需要添加催化剂才能进行，且制备获得的产物除了目标产物还会产生一些副产物，产物纯度低，不利于类卟啉的M-N-C材料的进一步应用，因此，针对性合理设计与可控精确合成制备类卟啉的M-N-C材料仍然是主要障碍。而且，具有平面对称电子构型的原始Ni-N-C材料没有充分利用其配位优势；因此，制备出能够打破传统M-N4位点对称性、提高金属中心电荷活性仍是目前一大挑战。

为此，本发明提出一种吡啶轴向配位修饰类卟啉Ni-N-C复合材料及其制备方法和应用。

发明内容

为了解决上述现有技术中的不足，本发明提供一种吡啶轴向配位修饰类卟啉Ni-N-C复合材料及其制备方法和应用。

本发明的一种吡啶轴向配位修饰类卟啉Ni-N-C复合材料及其制备方法和应用是通过以下技术方案实现的：

本发明的第一个目的是提供一种吡啶轴向配位修饰类卟啉Ni-N-C复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将g-C₃N₄前驱体与镍源混合均匀后，于700～800℃的温度下烧结处理1～3h，获得复合材料A；

其中，所述g-C₃N₄前驱体为三聚氰胺、尿素和硫脲中的任意一种；

步骤2，将复合材料A均匀分散于水溶液中，经超声处理以充分剥离氮化碳后，静置，获得上清液；向上清液中加入吡啶和醇溶液混匀后，干燥，获得复合材料B，所述复合材料B即为吡啶轴向配位修饰类卟啉Ni-N-C复合材料。

进一步地，所述镍源为氯化镍、硫酸镍和硝酸镍中的任意一种。

进一步地，所述复合材料A与所述水溶液的用量比为0.4～2.0g:100mL。

进一步地，所述上清液与吡啶和醇溶液的体积比为4～6:1:1。

进一步地，所述超声处理采用超声清洗仪进行，且超声时间为3～5天。

进一步地，所述干燥处理的温度为40～60℃，干燥时间为4～12h。