[發明專利]缺陷型金屬有機骨架光催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201910048176.7
• 申請日: 2019-01-18
• 公開（公告）號: CN109847801B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 姜丹妮;曾光明;黃丹蓮;竺園;陳明;黃彬彬;魏維;宋彪;秦蕾;王晗;周成赟
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: B01J31/22
• 分類號: B01J31/22;B01J35/10;C02F1/30;C08G83/00;C02F101/38
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 何文紅

本發明公開了一種缺陷型金屬有機骨架光催化劑及其制備方法，該缺陷型金屬有機骨架光催化劑為缺陷型MIL?53金屬有機骨架光催化劑。其制備方法是以六水合三氯化鐵和對苯二甲酸為原料，N,N?二甲基甲酰胺為溶劑，在酸調節劑的作用下通過溶劑熱反應制備得到缺陷型金屬有機骨架光催化劑。本發明缺陷型MIL?53金屬有機骨架光催化劑具有均勻介孔結構、比表面積高、光吸收范圍寬、禁帶寬度小、光電流大、阻抗小、光催化活性高等優點，是一種形貌結構新穎、光催化性能優異的新型可見光催化劑，有著很好的使用價值和應用價值，其制備方法具有工藝簡單、操作方便、成本低廉等優點，適合于大規模制備，利于工業化應用。

技術領域

本發明屬于光催化劑的制備領域，涉及一種缺陷型金屬有機骨架光催化劑及其制備方法。

背景技術

近些年來，金屬有機骨架(MOFs)作為一類由無機金屬中心(金屬離子或者金屬簇)與橋連的有機配體通過自組裝相互連接形成的具有周期性網絡結構的晶態多孔材料，引起了廣泛關注。MILs系列(萊瓦希爾骨架材料)是由法國凡爾賽大學以Ferey為首的拉瓦錫爾研究工作組用三價金屬離子(鋁(Al)、鐵(Fe)、釩(V)、鉻(Cr)與對苯二甲酸等羧酸配體合成一類MOF材料，基于不同的金屬中心合成的晶體具有相同的晶體結構。MIL-53作為MIL系列的一員，是一種以Fe(III)為中心金屬離子，由八面體Fe(III)和1，4-對苯二甲酸組成的MOF，其禁帶寬度為2.72eV，具有可見光響應的特點，但是，由于光生電子和空穴的較快復合，MIL-53的光催化活性仍然較差。現有提高MIL-53光催化活性的技術主要包括兩種，第一種是添加額外的電子受體，比如過氧化氫(H₂O₂)，硫酸鹽persulfate(PS)，過硫酸鹽peroxymonosulfate(PMS)等作為電子受體；第二種是構建異質結結構，如MIL-53/AgI，MIL-53/Ag₃PO₄，MIL-53/CdS，MIL-53/SnS等。然而，添加電子受體的技術處理效果不佳，制備復雜，可能對環境有潛在危害等影響；而異質結光催化劑容易發生光腐蝕現象，有毒金屬離子容易溶出，可能造成環境危害以及二次污染。因此，需要開發一種具有均勻介孔結構、比表面積高、光吸收范圍寬、禁帶寬度小、光電流大、阻抗小、光催化活性高的新型金屬有機骨架材料以及與之相匹配的工藝簡單、操作方便、成本低廉、綠色環保的制備方法具有十分重要的意義。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術中的不足，提供一種具有均勻介孔結構、比表面積高、光吸收范圍寬、禁帶寬度小、光電流大、阻抗小、光催化活性高的缺陷型金屬有機骨架光催化劑，還提供了一種工藝簡單、操作方便、成本低廉、綠色環保的缺陷型金屬有機骨架光催化劑的制備方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種缺陷型金屬有機骨架光催化劑，所述缺陷型金屬有機骨架光催化劑是以六水合三氯化鐵和對苯二甲酸為原料，N,N-二甲基甲酰胺為溶劑，在酸調節劑的作用下通過溶劑熱反應制備得到；所述缺陷型金屬有機骨架光催化劑為缺陷型MIL-53金屬有機骨架光催化劑。

作為一個總的發明構思，本發明還提供了一種上述的缺陷型金屬有機骨架光催化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)將六水合三氯化鐵、對苯二甲酸溶于N,N-二甲基甲酰胺中，得到混合溶液A；

(2)往步驟(1)得到的混合溶液A加入酸調節劑，得到混合溶液B；

(3)將步驟(2)得到的混合溶液B進行溶劑熱反應，清洗，過濾，干燥，得到缺陷型金屬有機骨架光催化劑。

上述的制備方法，進一步改進的，所述步驟(1)中，所述六水合三氯化鐵、對苯二甲酸和N,N-二甲基甲酰胺的摩爾比為1∶1∶280。

上述的制備方法，進一步改進的，所述步驟(2)中，所述混合溶液A與酸調節劑的比例為56mL∶10μL～56mL∶100μL。