[发明专利]一种光催化含氮杂环化合物产氢的方法

说明书

本发明公开了一种光催化含氮杂环化合物产氢的方法，通过将卟啉基催化剂加入含氮杂环化合物溶液中，在可见光条件下实现含氮杂环化合物产氢效果。本发明首次提出将卟啉基催化剂应用于光催化含氮杂环化合物产氢工艺，涉及的反应条件温和，操作简单，且产氢性能优异，可有效避免贵金属的使用并实现循环使用，可为含氮杂环化合物的高效脱氢技术提供一条全新思路，广泛应用于能源领域。

技术领域

本发明属于光催化产氢技术领域，本发明涉及一种光催化含氮杂环化合物产氢的方法。

背景技术

氮杂环化合物的脱氢反应通常需要在高温(100℃)并且有贵金属催化剂参与的条件下进行的(如，R.Yamaguchi,C.Ikeda,Y.Takahashi,K.I.Fujita,J.Am.Chem.Soc.2009,131,8410-8412；等)，即使在光催化的条件下，也需要贵金属催化剂的参与(K.H.He,F.F.Tan,C.Z.Zhou,G.J.Zhou,X.L.Yang,Y.Li,Angew.Chem.Int.Ed.2017,56,3080-3084.)；此外，现有氮杂环化合物脱氢工艺采用的光催化剂通常为金属有机化合物，很难回收再利用，不利于降低工艺成本和能耗。因此，进一步开发能够实现氮杂环及其衍生物光催化产氢并可实现循环应用的非贵金属光催化剂具有重要的研究和应用意义。

发明内容

本发明的主要目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种光催化含氮杂环化合物产氢的方法，该方法涉及的反应条件温和，制备成本低，操作简单，且产氢性能优异并能实现催化剂的循环应用，适合推广应用。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种光催化含氮杂环化合物产氢的方法，包括如下步骤：将卟啉基催化剂加入含氮杂环化合物溶液中，在可见光波段范围内在惰性气氛下进行光照反应，得脱氢产物并收集得到的氢气。

上述方案中，所述含氮杂环化合物为四氢喹啉或其衍生物。

上述方案中，所述卟啉基催化剂为卟啉基MOF材料。

上述方案中，所述光照反应时间为2-4h。

上述方案中，所述卟啉基催化剂与含氮杂环化合物的用量比为1:(5-20)mg:μL。

上述方案中，所述含氮杂环化合物溶液中采用的溶剂为水、吡啶、乙醇、三乙胺、丙酮等中的一种或几种。

上述方案中，所述卟啉基MOF以锆源、四羧基卟啉和小分子酸调控配体为主要原料，在有机溶剂中加热至80-120℃反应8-12h得到。

上述方案中，所述锆源为二氯氧化锆或氯化锆。

上述方案中，所述小分子酸调控配体为甲酸、乙酸、苯甲酸、对苯二甲酸、对氯苯甲酸或3，3-二甲基乙酸。

优选的，所述小分子酸调控配体为甲酸与对氯苯甲酸形成的混合酸。

上述方案中，所述锆源与四羧基卟啉的质量比为1:(1～5)。

上述方案中，所述四羧基卟啉与小分子酸调控配体的质量比为1:(5～30)。

上述方案中，所述对氯苯甲酸与甲酸用量比为1:(1～5):mg:μl。

优选的，所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。

优选的，所述卟啉基MOF进一步进行活化处理，具体包括如下步骤：将卟啉基MOF依次浸渍于N,N-二甲基甲酰胺和丙酮中分别进行溶剂交换，然后进行真空加热脱气处理；具体条件为：浸入无水N,N-二甲基甲酰胺中，常温交换3-5天，每天换液3-5次；再浸入到丙酮中，常温下交换3-5天，每天换液3-5次；然后在80～120℃条件下真空加热脱气8-12h。