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专利号: 2018104811456
申请人: 辽宁大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.碳纳米管/聚合离子液体/铜配合物复合光阳极催化体系,其特征在于,先将聚合离子液体PIL以π-π非共价修饰碳纳米管CNTs的表面,再以铜配合物[NMe4]2[CuL1]或[NMe4]2[CuL2]为催化剂,通过将催化剂与聚离子液体PIL进行阴离子交换,构成CNTs/PIL/CuL1复合光阳极催化体系或CNTs/PIL/CuL2复合光阳极催化体系;

所述的铜配合物[NMe4]2[CuL1]具有如(Ⅰ)所示的结构式;所述的铜配合物[NMe4]2[CuL2]具有如(Ⅱ)所示的结构式:

2.碳纳米管/聚合离子液体/铜配合物修饰电极,其特征在于,在玻碳电极GC表面负载权利要求1所述的CNTs/PIL/CuL1复合光阳极催化体系或CNTs/PIL/CuL2复合光阳极催化体系,制备CNTs/PIL/CuL1/GC修饰电极或CNTs/PIL/CuL2/GC修饰电极。

3.碳纳米管/聚合离子液体/铜配合物修饰电极的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

1)离子液体单体1-乙烯基-3-乙基咪唑溴化物(ViEtImBr)的制备:将溴乙烷滴加到1-乙烯基咪唑中,于40-90℃下回流反应16小时,过滤所得固体用乙酸乙酯洗涤,真空干燥,得离子液体单体ViEtlmBr;

2)聚合离子液体PIL的制备:在氮气下,将离子液体单体ViEtlmBr用氯仿稀释,然后加入偶氮二异丁腈,在70℃下加热3小时,所得固体用氯仿洗涤,真空干燥,得聚合离子液体PIL;

3)CNTs/PIL的制备:室温下,将聚合离子液体PIL溶于去离子水中,然后加入CNTs和异丙醇的混合溶液,搅拌12小时,离心,真空干燥,得CNTs/PIL;

4)将CNTs/PIL分散在异丙醇中,铜配合物[NMe4]2[CuL1]或铜配合物[NMe4]2[CuL2]溶解在去离子水中,然后,依次滴加CNTs/PIL的异丙醇溶液和[NMe4]2[CuL1]或[NMe4]2[CuL2]的水溶液到玻碳电极GC上,烘干,得CNTs/PIL/CuL1/GC修饰电极或CNTs/PIL/CuL2/GC修饰电极;

所述的铜配合物[NMe4]2[CuL1]具有如(Ⅰ)所示的结构式;所述的铜配合物[NMe4]2[CuL2]具有如(Ⅱ)所示的结构式:

4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,步骤3),所述的CNTs和异丙醇的混合溶液的制备方法是,将CNTs分散在异丙醇中,超声处理10分钟;步骤4),所述的将CNTs/PIL分散在异丙醇中,是将CNTs/PIL逐滴加入异丙醇中。

5.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述的铜配合物[NMe4]2[CuL1]的制备方法,包括如下步骤:

1)配体N,N'-邻亚苯基双草酰胺的制备:将THF、邻苯二胺和乙二酰氯,混合均匀,于60℃下,加热回流反应1-2小时,过滤,滤液浓缩后,加去离子水产生白色粉末,过滤,洗涤,真空干燥,得配体N,N'-邻亚苯基双草酰胺;

2)铜配合物[NMe4]2[CuL1]的制备:将N,N'-邻亚苯基双草酰胺溶解于甲醇中,加入含四甲基氢氧化铵的甲醇溶液,将混合物加热到60℃,回流反应1小时后,加入高氯酸铜六水合物,60℃下继续回流反应1小时,过滤所得滤液蒸发浓缩后,加入乙醚,再次过滤,沉淀物用丙酮、乙醚洗涤,真空干燥,得[NMe4]2[CuL1]。

6.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述的铜配合物[NMe4]2[CuL2]的制备方法,包括如下步骤:

1)配体N,N'-邻亚苯基双草酰胺的制备:将THF、邻苯二胺和乙二酰氯,混合均匀,于60℃下,加热回流反应1-2小时,过滤,滤液浓缩后,加去离子水产生白色粉末,过滤,洗涤,真空干燥,得配体N,N'-邻亚苯基双草酰胺;

2)配体N,N'-邻亚苯基双甲基酰胺的制备:将N,N'-邻亚苯基双草酰胺溶解于甲醇中,加入甲胺水溶液,于70℃下,加热回流反应1-2小时,过滤,沉淀用甲醇洗涤,真空干燥,得配体N,N'-邻亚苯基双甲基酰胺;

2

3)铜配合物[NMe4]2[CuL]的制备:将N,N'-邻亚苯基双甲基酰胺溶解于甲醇中,加入含四甲基氢氧化铵的甲醇溶液,将混合物加热到70℃,形成澄清溶液后,加入高氯酸铜六水合物,于70℃下继续回流反应1小时,过滤所得滤液蒸发浓缩后,加入乙醚,再次过滤,沉淀物用丙酮、乙醚洗涤,真空干燥,得[NMe4]2[CuL2]。

7.根据权利要求5或6所述的制备方法,其特征在于,按摩尔比,N,N'-邻亚苯基双草酰胺:高氯酸铜六水合物=1:1;N,N'-邻亚苯基双甲基酰胺:高氯酸铜六水合物=1:1。

8.权利要求2所述的碳纳米管/聚合离子液体/铜配合物修饰电极在电催化分解水制氢中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用,其特征在于,以权利要求2制备的CNTs/PIL/CuL1/GC修饰电极或CNTs/PIL/CuL2/GC修饰电极为工作电极,铂丝或铂网为对电极,Ag/AgCl为参比电极,催化分解水制氢。