[發明專利]二氧化鈦納米帶@MOF復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201911386447.6
• 申請日: 2019-12-29
• 公開（公告）號: CN111135869B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 黃秀兵;路桂隆;高鴻毅;其他發明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 蘇州阿德旺斯新材料有限公司
• 主分類號: B01J31/22
• 分類號: B01J31/22;B01J31/38;B01J37/10;B01J37/08
• 代理公司: 北京悅和知識產權代理有限公司 11714
• 代理人: 司麗春

本公開提供一種二氧化鈦納米帶@MOF復合材料的制備方法，包括步驟如下：制備二氧化鈦納米帶；羧基化處理二氧化鈦納米帶，得羧基修飾的二氧化鈦納米帶；及混合羧基修飾的二氧化鈦納米帶、金屬鹽和有機配體，然后進行加熱晶化處理，得二氧化鈦納米帶@MOF復合材料。該方法通過對TiO₂納米帶表面進行羧基功能化修飾并進一步原位生長MOF材料，工藝簡單、成本低、可實現殼層厚度可控、共價鍵連接的TiO₂納米帶@MOF復合材料的制備，具有良好的應用前景。

技術領域

本公開涉及復合材料技術領域，具體涉及一種二氧化鈦納米帶@MOF復合材料的制備方法。

背景技術

具有一維結構的二氧化鈦(TiO₂)納米帶，既可以保持穩定的氧化還原特性，又可以克服粉體材料在應用上的不足，一直是能源轉換領域的研究熱點。但二氧化鈦材料本身比表面積較小，具有較寬的禁帶寬度，暴露的表面又多為穩定的低能面，導致其光催化性能遠低于理論預期。

近年來，為了克服以上缺陷，研究人員對二氧化鈦納米材料嘗試了不同方法以期提高其光催化活性，其中比較高效的改性方法是利用金屬有機骨架材料(MOF)在光激發電子傳導和孔道結構上優勢彌補TiO₂的不足，構筑新型的TiO₂@MOF異質結。例如CamillePetit課題組利用Zr基MOF與二氧化鈦成功設計出一種新型異質結光催化劑，在光還原二氧化碳的反應中表現了優異的性能；Zhang Yaqian課題組構筑了一類MIL-101(Fe)@TiO₂復合光催化劑，MOF和TiO₂的協同作用促進了光降解四環素的反應速率。

然而，目前大多數的相關報道都是利用TiO₂納米球和TiO₂納米片與MOF構筑異質結，且MOF多為單金屬的MOF，TiO₂和MOF之間的結合方式多為電子傳輸能力有限的靜電力或范德華力，而關于構筑微觀形貌均勻、殼層厚度可控、共價鍵連接的TiO₂納米帶@雙金屬MOF復合材料的方法鮮有報道。

需注意的是，前述背景技術部分公開的信息僅用于加強對本公開的背景理解，因此它可以包括不構成對本領域普通技術人員已知的現有技術的信息。

發明內容

本公開的一個主要目的在于克服上述現有技術的至少一種缺陷，提供一種二氧化鈦納米帶@MOF復合材料的制備方法，該方法工藝簡單、成本低、可實現殼層厚度可控、共價鍵連接的TiO₂納米帶@MOF復合材料的制備，具有良好的應用前景。

為了實現上述目的，本公開采用如下技術方案：

本公開提供一種二氧化鈦納米帶@MOF復合材料的制備方法，包括步驟如下：制備二氧化鈦納米帶；羧基化處理二氧化鈦納米帶，得羧基修飾的二氧化鈦納米帶；及混合羧基修飾的二氧化鈦納米帶、金屬鹽和有機配體，然后進行加熱晶化處理，得二氧化鈦納米帶@MOF復合材料。

根據本公開的一個實施方式，二氧化鈦納米帶采用水熱法制備，包括：將二氧化鈦溶解于堿溶液后進行堿熱反應，得鈦酸鹽納米帶；將鈦酸鹽納米帶置于第一酸溶液中進行離子交換，得鈦酸納米帶；及將鈦酸納米帶置于第二酸溶液中進行水熱處理，干燥后進行煅燒得二氧化鈦納米帶。

根據本公開的一個實施方式，堿溶液的摩爾濃度為8M～10M，二氧化鈦與堿溶液的質量體積比為(0.2g～0.6g)：100ml；堿熱反應溫度為160℃～180℃，堿熱反應時間為36h～72h；離子交換的時間為24h～48h，水熱處理的時間為12h～18h，煅燒溫度為500℃～650℃，煅燒時間為1h～3h；第一酸溶液和第二酸溶液各自獨立地選自鹽酸溶液、硫酸溶液中的一種或多種。

根據本公開的一個實施方式，羧基化處理包括：將含羧基化合物與二氧化鈦納米帶混合于醇水溶液中進行加熱處理，干燥后得羧基修飾的二氧化鈦納米帶。