Page 97 - 《精细化工》2020年第6期

第 37 卷第 6 期 精 细 化 工 Vol.37, No.6
202 0 年 6 月 FINE CHEMICALS June 2020

功能材料
非晶态有机锆聚合物制备及其光催化 CO 合成甲醇
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赵 远 ，贺建雄 ，姜 宏 ，熊春荣
（1. 海南大学 南海海洋资源利用国家重点实验室，海南省特种玻璃实验室，海南 海口 570228；2. 海
南中航特玻科技有限公司，海南 澄迈 571900）
摘要：采用溶剂热法在增透的多孔玻璃表面制备负载非晶态有机锆聚合物，通过 SEM、XRD、BET、FTIR、
UV-Vis、ICP、有机元素分析、荧光光谱（PL）及紫外光电子能谱（UPS）等手段对样品进行了表征。结果表明，
非晶态有机锆聚合物（2.64 eV）具有比 NH 2 -UiO-66(Zr)（2.74 eV）更窄的带隙，复合速率较慢的光生电子-空穴对。
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在光催化反应器中放入 2 片负载非晶态有机锆的玻璃（总面积 50.4 cm ），在 300 W 的氙灯照射下催化还原 CO 2
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合成甲醇，反应 4 h 后甲醇的产量为 443.0 μmol，转换频率（TOF）为 8.69 h 。当 0.1 g NH 2 -UiO-66(Zr)为催化
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剂时，甲醇的产量为 244.3 μmol，TOF 仅为 0.17 h 。非晶态有机锆聚合物的光催化性能明显优于 NH 2 -UiO-66(Zr)
粉末，且循环稳定性良好。
关键词：非晶态有机锆；甲醇；光催化；转换频率；CO 2 ；功能材料
中图分类号：TQ426; X701; TQ223.121 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2020) 06-1163-08

Preparation of amorphous organozirconium polymer and its
photocatalytic synthesis of methanol from CO 2

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ZHAO Yuan , HE Jianxiong , JIANG Hong , XIONG Chunrong
（1. Skate Key Laboratory of Marine Resource Utilization in South China Sea, Special Glass Key Lab of Hainan Province,
Hainan University, Haikou 570228, Hainan, China; 2. AVIC Hainan Special Glass Technology Co., Ltd., Chengmai 571900,
Hainan, China）
Abstract: Glass slide immobilized amorphous organozirconium polymer was fabricated by solvethermal
method. The sample was characterized by SEM, XRD, BET, FTIR, UV-Vis, ICP, organic element analysis,
fluorescence spectroscopy (PL) and ultraviolet photoelectron spectroscopy (UPS). The results showed
amorphous organozirconium polymer had a narrower band-gap width (2.64 eV) than NH 2-UiO-66(Zr)
powder (2.74 eV). Additionally, amorphous organozirconium exhibited slow recombination rate of
photogenerated electron-hole pairs. Two pieces of glass slides loaded with amorphous organozirconium
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were glued together with a total area of 50.4 cm to use in the photocatalytic synthesis of methanol from
CO 2. The reaction was illuminated under a 300 W Xe lamp for 4 h. The yield of methanol was 443.0 μmol,
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and the corresponding turnover frequency (TOF) was 8.69 h . While 0.1 g NH 2-UiO-66(Zr) was used as
catalyst under the same reaction conditions, the yield of methanol was 244.3 μmol, and the TOF was only
–1
0.17 h . Therefore, the photocatalytic performance of amorphous organozirconium polymer is obviously
better than that of NH 2-UiO-66(Zr) powder and shows good cyclic stability.
Key words: amorphous organozirconium; methanol; photocatalysis; turnover frequency; CO 2; functional
materials

随着不可再生能源消耗的日益增大，大气中排 高温高压下热催化生产 [1-3] 。设备投资及能源消耗巨
放的大量 CO 2 使能源和环境问题日益突出。甲醇是 大。如何有效利用可见光将 CO 2 转化为甲醇已成为
清洁的绿色燃料，工业上是由 CO/CO 2 /H 2 混合气在 当今的重要研究课题。

收稿日期：2020-04-06; 定用日期：2020-04-28; DOI: 10.13550/j.jxhg.20200298
基金项目：海南省重大科技计划项目（ZDKJ2017011）；海南大学科研平台建设（ZY2019HN09）
作者简介： 赵 远（1991—），女，硕士生，E-mail：zhaoyuan.l@qq.com。联系人：熊春荣（1973—），男，教授，E-mail：bearcr_82@hotmail.com。