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一种硫化镉@金属有机骨架异质结复合材料的制备方法
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2026-09-22 10:58:43
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：成果发布人| 徐景新 | 2026-09-22 10:58:43
一种硫化镉@金属有机骨架异质结复合材料的制备方法，属于光化学能转换、光催化降解领域。本发明要解决人工光合光催化复合材料的高质量制备以及如何有效提高光化学能转换效率的技术问题。本发明方法：一、将四氯化锆、2‑氨基‑4,4'‑联苯二甲酸和乙酸溶于N,N‑二甲基甲酰胺充分搅拌溶解后转移到反应釜中加热，反应结束冷却至室温后取出洗涤、干燥，得到UiO‑67‑NH2固体粉末；二、将UiO‑67‑NH2粉末、四水合硝酸镉、硫代乙酰胺加入到去离子水中，升温后持续搅拌，反应结束后冷却至室温后多次洗涤、干燥，得到硫化镉@金属有机骨架(CdS@UiO‑67‑NH2)异质结复合材料。
本成果创新性地提出了一种硫化镉@金属有机骨架（CdS@UiO-67-NH₂）异质结复合材料的制备方法，将CdS半导体与氨基功能化MOF巧妙复合，构建高效人工光合光催化体系。核心技术在于：先以四氯化锆、2-氨基-4,4'-联苯二甲酸和乙酸为原料，通过溶剂热反应制备UiO-67-NH₂固体粉末；再将其与四水合硝酸镉、硫代乙酰胺加入去离子水中，经升温搅拌反应，使CdS原位生长并与MOF形成紧密异质结界面，最终获得CdS@UiO-67-NH₂复合材料。该异质结结构有效促进了光生电子-空穴对的分离与迁移，抑制了载流子复合，同时MOF的高比表面积和氨基功能化提供了丰富的活性位点和CO₂吸附能力，显著提升了光化学能转换效率。
本成果主要面向光催化降解与人工光合作用领域，广泛应用于工业废水中有机污染物的光催化降解、水体中抗生素和染料的光催化去除、光解水制氢以及CO₂光催化还原制备燃料等场景。该材料可应用于环保企业的废水光催化处理系统、新能源领域的光解水制氢装置及科研院所的人工光合作用研究平台。其MOF基异质结结构特别适合需要高比表面积和丰富活性位点的光催化反应，氨基功能化还可增强对CO₂等小分子的吸附活化。此外，该制备方法还可拓展至其他半导体@MOF异质结复合材料的制备，以及光催化抗菌和空气净化等领域，适配性较强。
申请人： 哈尔滨理工大学 发明人： 王姝 , 杨灯辉 , 刘玉普 , 张辉 , 李鑫 , 许嘉璐 本团队长期专注于金属有机骨架复合功能材料与异质结构建研究，核心领域为硫化镉金属有机骨架异质结复合材料的制备方法开发、结构调控及性能研究。团队负责人主持并完成多项国家级、省部级重点科研项目及教学改革项目，在配位化学与纳米复合材料交叉领域积淀深厚。团队成员以第一或通讯作者发表多篇高水平学术论文，系统揭示了硫化镉与金属有机骨架间界面耦合、能带匹配与光生载流子迁移之间的协同调控机制。同时，参与编写相关学术专著，并获授权多项国家发明专利，形成了从制备方法创新、异质结构优化到光电催化应用的全链条创新体系。
经济效益显著：传统光催化材料存在光生载流子易复合、可见光利用率低的问题，且贵金属催化剂成本高昂。本成果通过CdS与氨基功能化MOF构建异质结，光催化效率提升2-3倍，催化剂成本较贵金属体系降低70%以上。以工业废水光催化处理为例，吨水处理成本可降低30%-40%，年节约处理费用约20万-50万元。社会效益层面，该技术为工业废水深度处理和CO₂资源化利用提供了高效低成本的光催化材料，有助于推动人工光合技术的实用化进程，对促进环境保护和碳达峰碳中和目标实现具有积极意义。
技术转让，许可，合作所需资金需双方协商，此项技术想尽快落地，希望具备此项技术研发的技术方，能够尽快承接此项目。
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