[發明專利]一種過渡金屬修飾TiO2

有效

• 申請號: 201811043919.3
• 申請日: 2018-09-07
• 公開（公告）號: CN109046473B
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發明（設計）人: 姚晶晶;李海普;楊兆光;張鳳琳;董晴晴
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B01J31/38
• 分類號: B01J31/38;C02F1/461;C02F1/72;C02F1/32
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王艷

本發明公開了一種過渡金屬修飾TiO₂?MOFs膜的復合電極的制備方法，包括以下步驟：1）MOFs膜材料的制備；2）TiO₂?MOFs膜的制備；3）過渡金屬修飾TiO₂?MOFs膜復合電極的制備。本發明還公開了該過渡金屬修飾TiO₂?MOFs膜的復合電極及其應用。該過渡金屬修飾TiO₂?MOFs膜的復合電極可以制備電化學和光催化電極材料，用于光電耦合水處理體系。該制備方法取材方便、工藝操作簡單、成本低、該復合電極光電催化活性高、性質穩定，能有效處理水污染。利用本發明所制備的過渡金屬修飾TiO₂?MOFs膜復合電極在光電耦合降解去除有機濾光劑污染物具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于水處理領域，涉及一種過渡金屬修飾TiO₂-MOFs膜的復合電極及其制備方法和應用，具體涉及利用過渡金屬修飾TiO₂-MOFs膜的復合電極在水污染處理或在光/電化學耦合體系降解有機濾光劑方面的應用。

背景技術

有機濾光劑(Organic UV Filters，OUVFs)是指具有羰基共軛或雜環的芳香族有機物，能夠強烈地選擇性吸收紫外線。它們被廣泛地應用于防曬霜、化妝品和個人護理產品中。此外，OUVFs還被添加到家居產品、紡織品、塑料、光學產品、農業化學品和涂料等產品中，保護材料防止其老化和黃化。人們對防曬需求的提高，促使了防曬市場快速增長。據統計，每年超過10000噸的濾光劑被生產并投入到全球的市場中。中國擁有世界最大的二苯甲酮類(BPs)有機濾光劑的生產廠家，每年約有4000噸的二苯甲酮類化合物被生產使用。有機濾光劑在為人類健康提供防護的同時，也給生態環境帶來了新的挑戰。城市污水處理廠出水排放是OUVFs向環境遷移最重要的途徑，傳統處理技術去除此類污染物的能力十分有限。因此需要研究降解效果更好的工藝，進一步提高污水處理的水質。

在光/電化學耦合體系中，電極材料是影響耦合效果的主要因素。金屬－有機骨架材料(MOFs)是一種新型的有機－無機交互雜合的超分子材料，多孔性、功能性的有機配體、可調節孔徑等特點使其成為最有前景的高孔隙度的材料。MOFs材料用于有有機物催化分解，對于廢水處理、環境保護很有意義。由于其多種性能如無毒性，水不溶性，低成本，有利的帶邊緣位置等成為光催化技術中被最廣泛研究的半導體納米材料之一，同時，其又表現出強的光催化活性，光化學穩定性和高的光轉換效率。單金屬氧化物或多金屬氧化物是指鐵與若干種金屬元素復合而成的特殊氧化物，其比表面積大、良好的催化作用、磁性強便于回收利用等特點，其在廢水處理中的應用得到了科研人員的深入研究。

發明內容

發明目的：本發明所要解決的技術問題是提供了一種過渡金屬修飾TiO₂-MOFs膜復合電極的制備方法。該制備方法取材方便、工藝操作簡單、成本低、制備得到的復合電極光電催化活性高、性質穩定，可以低能耗、高效率對水污染進行處理。

本發明還要解決的技術問題是提供了所述的制備方法得到的過渡金屬修飾TiO₂-MOFs膜復合電極。本發明制備的過渡金屬修飾TiO₂-MOFs膜復合電極可以作為光催化劑和電化學陰極材料，用于光/電化學耦合水處理體系，作為陰極促進反應過程中活性自由基的生成，提高催化體系的處理效能。

該電極的制備中形成的TiO₂為銳鈦礦型，過渡金屬會形成單金屬氧化物或多金屬氧化物為V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu和Zn等氧化物或多元素復合式氧化物。

本發明最后要解決的技術問題是提供了過渡金屬修飾TiO₂-MOFs膜復合電極的應用。利用本發明所制備的過渡金屬修飾TiO₂-MOFs膜復合電極在光/電化學耦合系統降解處理有機濾光劑污染物具有廣闊的應用前景。