Page 123 - 《精细化工》2021年第4期

第 38 卷第 4 期 精 细 化 工 Vol.38, No.4
202 1 年 4 月 FINE CHEMICALS Apr. 2021

功能材料
有机锆聚合物气凝胶的制备及光催化还原 CO
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刘青青 ，张芩宇 ，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，海南省特种玻璃重点实验室，海南 海口 570228；
2. 海南海控特玻科技有限公司，海南 澄迈 571900）
4+
摘要：以 2-氨基对苯二甲酸（NH 2 -BDC）为配体、四氯化锆为 Zr 源，采用溶胶-凝胶法制备了 4 种不同配体/
金属离子物质的量比的气凝胶，并通过 SEM、BET、FTIR、XPS、UV-Vis、荧光光谱等表征了材料的结构及光
电性能。结果表明，这种气凝胶不仅具有大的比表面积与丰富的孔道结构，而且在氙灯照射下具有光电效应，
可以在水中催化还原 CO 2 生成甲醇。在 300 W 的氙灯照射下，研究了不同配体/金属离子物质的量比对光催化
4+
还原 CO 2 的影响。结果表明，当气凝胶中 n(NH 2 -BDC)∶n(Zr )的实际比例为 1.10∶1 时，4 h 光催化反应后甲
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醇产率为 3.94 mmol/g-cat，催化转换频率（TOF）为 2.29 h 。相同催化反应条件下以 NH 2 -UiO-66(Zr)为光催化
–1
剂，甲醇的产率为 2.33 mmol/g-cat，TOF 为 1.80 h 。此外，该气凝胶具有较好的光催化稳定性。
关键词：气凝胶；光催化；CO 2 ；甲醇；功能材料
中图分类号：TQ426；O644.1；X701 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2021) 04-0757-08

Preparation of organozirconium polymer aerogels and

photocatalytic reduction of CO 2

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LIU Qingqing , ZHANG Qinyu , 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. Hainan Haikong Special Glass Technology Co., Ltd.,
Chengmai 571900, Hainan, China）
Abstract: Four aerogels with different molar ratios of ligand to metal ion were prepared by sol-gel method
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using 2-aminoterephthalic acid (NH 2-BDC) as ligand and zirconium tetrachloride as Zr source. The
structure and photoelectric properties of the materials were characterized by SEM, BET, FTIR, XPS,
UV-Vis and fluorescence spectroscopy. The results showed that the aerogels had a large specific surface
area and rich pores and exhibited photoelectric effect under Xenon lamp irradiation. They could
photocatalyze the reduction of CO 2 to produce methanol in water. The effects of different molar ratios of
ligand to metal ion on the photocatalytic reduction of CO 2 were investigated under 300 W Xenon lamp
irradiation. When the photocatalytic reduction of CO 2 was performed for 4 h over the aerogel which actual
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molar ratio NH 2-BDC to Zr was 1.10∶1, the methanol yield was 3.94 mmol/g-cat and the corresponding
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turnover frequency (TOF) was 2.29 h . While the methanol yield and TOF over NH 2-UiO-66(Zr) was
–1
2.33 mmol/g-cat and 1.80 h under the same reaction conditions. In addition, the aerogel had good
photocatalytic stability.
Key words: aerogel; photocatalysis; CO 2; methanol; functional materials

近年来，太阳能驱动的光化学合成引起了广泛 源和环境问题具有重要意义。金属有机骨架（MOF）
[6]
[1]
地关注 ，特别是光催化 CO 2 的还原 [2-5] ，对解决能 是一种结晶的金属有机聚合物，具有良好的孔隙度 ，

收稿日期：2020-12-22; 定用日期：2021-02-24; DOI: 10.13550/j.jxhg.20201208
基金项目：海南省重点研发计划项目（ZDYF2020015）；国家自然科学基金（51761010）；海南大学科研平台建设（ZY2019HN09）
作者简介：刘青青（1995—），女，硕士生，E-mail：1396787548@qq.com。联系人：熊春荣（1973—），男，教授，E-mail：bearcr_82@
hotmail.com。