專利名稱：銥配合物、其制備方法、可見光催化還原水的方法、以及染料敏化太陽電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種銥配合物、其制備方法，以及利用所述銥配合物實現(xiàn)可見光催化還原水的方法、和制得的染料敏化太陽電池。
背景技術(shù)：
進入21世紀以來，化石能源的消耗不僅造成能源危機，而且嚴重的破壞了人類生存的環(huán)境。尋找和開發(fā)環(huán)境友好型、可再生的綠色能源已經(jīng)成為人類關(guān)注的重點。氫能具有清潔無污染、氫的發(fā)熱值高、燃燒性能好、利用形式多、存儲量大等特點；太陽能具有普遍、 無害、長久使用的特征，它們被視為21世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?。氫氣能否作為燃料廣泛使用，關(guān)鍵在于制氫工藝。作為大規(guī)模生產(chǎn)氫的主要途徑，電解水無疑是最可行的。然而，水分子中的氫原子結(jié)合得十分緊密，電解時要耗用大量的電力，比燃燒氫氣本身所產(chǎn)生的能量還要多。光催化分解水制備氫氣是借助光的能量使水分解，將太陽能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能， 因此這一技術(shù)作為從水中提取氫的受到了科學(xué)界的矚目。傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料具有光催化還原水制備氫氣的性能，然而其具有吸收可見光能力差，催化速率緩慢的特征。同時，尋找優(yōu)異的光催化劑將二氧化碳還原為碳氫化合物(比如甲烷)，不僅可以解決氣候問題，還可以緩解能源危機。另外，設(shè)計和可發(fā)將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的器件研究也成為當今的研究熱點，染料敏化太陽電池是一種制備工藝簡單，成本低廉的光電轉(zhuǎn)換器件，利用這種電池來利用太陽能也成為人們工作的重點。鑒于以上情況，研究開發(fā)具有可見光響應(yīng)，可以快速將水還原制備氫氣和將二氧化碳還原為碳氫化合物的催化劑將太陽能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能以及將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的器件成為當下的研究熱點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種銥配合物，具有可見光響應(yīng)，是一種可以快速將水還原制備氫氣的催化劑。本發(fā)明還提供所述銥配合物的制備方法。本發(fā)明還提供以所述銥配合物作為光敏劑實現(xiàn)可見光催化還原水制備氫氣的方法。本發(fā)明還提供含有所述銥配合物的染料敏化太陽電池。所述銥配合物，其化學(xué)式為Ir (L)2Hbpdc，其中L為3_三氟甲基_2_苯基苯并噻唑，2-苯基苯并噻唑，2-苯基-5-(三氟甲基)苯并噻唑或4-N，N 二甲基-苯基-5-(三氟甲基)苯并噻唑，Hbpdc為4-羧基-4'-羧酸根_2，2'-聯(lián)吡啶。所述銥配合物的結(jié)構(gòu)式為
權(quán)利要求
1.一種銥配合物，其特征在于，其化學(xué)式為Ir (L) 2Hbpdc，其中L為3-三氟甲基_2_苯基苯并噻唑，2-苯基苯并噻唑，2-苯基-5-(三氟甲基)苯并噻唑或4-N，N 二甲基-苯基-5-(三氟甲基)苯并噻唑，Hbpdc為4-羧基-4'-羧酸根_2，2'-聯(lián)吡啶。
2.如權(quán)利要求1所述的銥配合物，其結(jié)構(gòu)式為
3.權(quán)利要求1或2所述的銥配合物的制備方法，其特征在于，將三氯化銥和L溶解于第一溶劑中，回流反應(yīng)后，冷卻、提純得到中間產(chǎn)物Ir2(L)4Cl2,將中間產(chǎn)物和4，-4' -二羧酸_2，2'-聯(lián)吡啶、碳酸鈉溶于第二溶劑中，在惰性氣體保護下回流反應(yīng)，冷卻、提純得到所述銥配合物。
4.如權(quán)利要求3所述的銥配合物的制備方法，其特征在于，L為3-三氟甲基-2-苯基苯并噻唑，2-苯基苯并噻唑或2-苯基-5-(三氟甲基)苯并噻唑時，將Immol三氯化銥和 2. Ommol L加入到2細1乙二醇乙醚和水的混合溶劑中，其中乙二醇乙醚和水的體積比為 3 1，回流反應(yīng)過夜，冷卻至室溫、提純得到中間產(chǎn)物Ir2(L)4Cl2,將中間產(chǎn)物和4，-4' -二羧酸_2，2'-聯(lián)吡啶、碳酸鈉按摩爾比1 1.2 8的比例加入到甲醇和二氯甲烷的混合溶劑中，甲醇和二氯甲烷的體積比為1 1，在惰性氣體保護下回流反應(yīng)過夜，冷卻至常溫后、提純得到所述銥配合物。
5.如權(quán)利要求3所述的銥配合物的制備方法，其特征在于，L為4-N，N二甲基-苯基-5-(三氟甲基)苯并噻唑時，將Immol三氯化銥和2. Ommol L溶于2細1乙二醇乙醚和水的混合溶劑中，其中乙二醇乙醚和水的體積比為3 1，回流反應(yīng)過夜，冷卻至室溫、提純得到中間產(chǎn)物Ir2(L)4Cl2,將中間產(chǎn)物和4，-4' - 二羧酸_2，2' _聯(lián)吡啶、碳酸鈉按摩爾比 1 1.2 8的比例溶于乙二醇乙醚中，在惰性氣體保護下回流反應(yīng)過夜，冷卻至常溫后、提純得到所述銥配合物。
6.如權(quán)利要求4或5所述的銥配合物的制備方法，其特征在于，三氯化銥和配體L回流反應(yīng)后，冷卻到室溫，將溶劑旋干后在硅膠柱中以體積比為3 1的乙酸乙酯和正己烷為洗脫劑分離，收集紅色流段，將溶劑旋干后，干燥得到中間產(chǎn)物Ir2 (L) 4C12，將中間產(chǎn)物和 4，-4' - 二羧酸_2，2'-聯(lián)吡啶和碳酸鈉回流反應(yīng)后，冷卻至室溫，以體積比為1 1的甲醇和二氯甲烷為洗脫劑進行色譜分離，提純得到所述的銥配合物。
7.一種以權(quán)利要求1或2所述銥配合物作為光敏劑實現(xiàn)可見光催化還原水制備氫氣的方法。
8.如權(quán)利要求7所述的可見光催化還原水制備氫氣的方法，其特征在于將所述銥配合物、三乙醇胺、K2PtCl4加入水溶液中，用濃鹽酸調(diào)pH至中性，在可見光的照射下光催化還原水制備氫氣。
9.一種以權(quán)利要求1或2所述銥配合物作為染料的染料敏化太陽電池。
10.如權(quán)利要求9的所述染料敏化太陽電池，其特征在于，所述銥配合物染料敏化的二氧化鈦為光陽極，鉬電極為對電極，Γ/Ι3-為電解質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種銥配合物，具有可見光響應(yīng)，可以實現(xiàn)快速可見光催化水還原制備氫氣。本發(fā)明還提供所述銥配合物的制備方法、以所述銥配合物實現(xiàn)可見光催化還原水制備氫氣的方法以及含有所述銥配合物的染料敏化太陽電池。所述銥配合物的化學(xué)式為Ir(L)2Hbpdc，L為3-三氟甲基-2-苯基苯并噻唑，2-苯基苯并噻唑，2-苯基-5-(三氟甲基)苯并噻唑或4-N，N二甲基-苯基-5-(三氟甲基)苯并噻唑，Hbpdc為4-羧基-4′-羧酸根-2，2′-聯(lián)吡啶。銥配合物的制備方法為將三氯化銥和L溶解于第一溶劑中，反應(yīng)得到中間產(chǎn)物Ir2(L)4Cl2，將中間產(chǎn)物和4，-4′-二羧酸-2，2′-聯(lián)吡啶、碳酸鈉反應(yīng)得到所述銥配合物。
文檔編號H01G9/20GK102491989SQ20111038189
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月26日
發(fā)明者于振濤, 元勇軍, 鄒志剛 申請人:南京大學(xué)