[發(fā)明專利]一種光催化劑及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911083803.7
• 申請(qǐng)日: 2019-11-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110721748B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃柏標(biāo);張若倩;劉媛媛;王澤巖;張曉陽(yáng);王朋;秦曉燕;鄭昭科;張倩倩;程合鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J31/22
• 分類號(hào): B01J31/22;C07C45/38;C07C47/54
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 孫維傲

本發(fā)明提供一種光催化劑及其制備方法和應(yīng)用，該光催化劑為VB₂@Zr?MOFs，其由單分子VB₂摻雜在Zr?MOFs中得到。該催化劑具有非常好的光催化活性，在利用可見(jiàn)光催化氧化苯甲醇制苯甲醛方面表現(xiàn)出優(yōu)異的可循環(huán)性，穩(wěn)定性以及極高的選擇性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及MOFs光催化劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光催化劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

公開(kāi)該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對(duì)本發(fā)明的總體背景的理解，而不必然被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已經(jīng)成為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

維生素B₂(VB₂)又稱核黃素，是一種重要的水溶性維生素，廣泛存在于人體和生態(tài)環(huán)境中。黃酮類化合物作為天然的光活性化合物，常被用于催化人工系統(tǒng)中的氧化反應(yīng)，如芐醇、芐胺、甲基苯、亞砜等。但是，作為光催化劑的VB₂有三個(gè)缺點(diǎn)：1)由于VB₂具有良好的溶解性，常被用作均相光催化劑，難以回收利用。2)VB₂在可見(jiàn)光照射下容易降解，被普遍接受的原因是側(cè)鏈上的氫原子加入到芳香核中產(chǎn)生氘黃素。3)VB₂可產(chǎn)生多種活性氧(ROS)，如單態(tài)氧(¹O₂)和超氧自由基(O₂^-)。生成的O₂^-可轉(zhuǎn)化為H₂O₂和·OH，具有非選擇性氧化能力，極大地影響了光催化產(chǎn)物的選擇性。到目前為止，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)尚未有同時(shí)解決上述三個(gè)問(wèn)題的方案。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)金屬-有機(jī)骨架(metal-organic frameworks,MOFs)由金屬節(jié)點(diǎn)和有機(jī)配體構(gòu)成，由于其金屬節(jié)點(diǎn)豐富，骨架結(jié)構(gòu)剛性，似乎是解決上述背景技術(shù)中提及的VB₂問(wèn)題的可能選擇。特別是發(fā)明人發(fā)現(xiàn)Zr基的MOFs因其強(qiáng)的金屬羧酸鍵而具有極高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，即使存在缺陷或配體空位，Zr基的MOFs仍然具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，這使得它們有可能成為錨定各種高效均相催化劑的優(yōu)良底物。

因此，針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明旨在提供一種光催化劑及其制備方法和應(yīng)用。該催化劑為單分子VB₂摻雜的Zr-MOFs光催化劑，尤其地，該催化劑為單分子VB₂摻雜的UiO-66(即Zr₆O₄(OH)₄(BDC)₁₂，BDC為對(duì)苯二甲酸)催化劑，簡(jiǎn)稱為VB₂@UiO-66，以及，本發(fā)明提供了制備該光催化劑的方法，采用一步水熱法合成單分子VB₂摻雜的Zr-MOFs，即將VB₂加入到含有ZrCl₄和對(duì)苯二甲酸的DMF前驅(qū)液中，通過(guò)水熱法得到VB₂摻雜的UiO-66。本發(fā)明的制備方法操作簡(jiǎn)單易行無(wú)污染，且合成的VB₂@UiO-66具有非常好的光催化活性，在利用可見(jiàn)光催化氧化苯甲醇制苯甲醛方面表現(xiàn)出優(yōu)異的可循環(huán)性，穩(wěn)定性以及極高的選擇性，同時(shí)解決了背景技術(shù)中所提及的VB₂作為光催化劑所存在的三大問(wèn)題，這也是首次同時(shí)解決以上三個(gè)問(wèn)題。

具體地，本發(fā)明的技術(shù)方案如下所述：

在本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供了一種光催化劑，所述光催化劑為VB₂@Zr-MOFs，其由單分子VB₂摻雜在Zr-MOFs中得到。

在本發(fā)明中，所述Zr-MOFs為UiO-66，即Zr₆O₄(OH)₄(BDC)₁₂，BDC為對(duì)苯二甲酸。