[發明專利]一種MOF基復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010218951.1
• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN111359676B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 王齊;岑檠;郭佳允;鐘騰輝;賀琴;陳瀚遐
• 申請（專利權）人: 浙江工商大學
• 主分類號: B01J31/34
• 分類號: B01J31/34;B01J31/22;C02F1/30;C02F101/22
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

一種MOF基復合材料及其制備方法和應用。本發明公開了一種可作為光催化劑的MOF基復合材料及其制備方法，所述制備方法包括步驟：(1)將硝酸鐵分散于甲醇中，得Fe³⁺溶液；將磷鉬酸分散于甲醇中，得磷鉬酸溶液；(2)將Fe³⁺溶液滴加入磷鉬酸溶液中，得到FePMo前驅體溶液；(3)將MIL?53(Fe)分散在FePMo前驅體溶液中，進行溶劑熱反應得到MOF基光催化劑FePMo/MIL?53(Fe)。本發明制備方法簡單，成本低廉，FePMo和MIL?53(Fe)相互協同作用使制備得到的MOF基光催化劑具有很高的可見光活性和穩定性。本發明還公開了一種含Cr(VI)廢水的處理方法，包括步驟：將所述的MOF基光催化劑FePMo/MIL?53(Fe)加入含Cr(VI)廢水中，暗反應吸附平衡后，進行可見光照射，進行光催化降解。

技術領域

本發明涉及可見光催化技術領域，具體涉及一種MOF基復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

近年來，水污染已成為環境治理中亟待解決的問題之一。水體中有毒重金屬物質已成為人類和水生動物高發病率的重要原因。以重金屬Cr為例，廣泛用于制革、電鍍、印染、橡膠等行業的原料，產生大量的含鉻廢水。在自然界中，鉻以零價鉻(Cr)、二價鉻(Cr(II))、三價鉻(Cr(III))、六價鉻(Cr(VI))的形式存在，在水中主要以三價鉻(Cr(III))、六價鉻(Cr(VI))的形式存在。其中六價鉻(Cr(VI))毒性最大，約為三價鉻(Cr(III))毒性的100倍。因此，降低水體中有毒重金屬的含量迫在眉睫。傳統的重金屬處理方法有離子交換還原法、混凝沉淀法、活性炭吸附法、微生物法和膜分離法。但傳統方法應用范圍小，容易造成二次污染。

作為一種新型的環境凈化技術，光催化技術是一種理想的環境污染控制技術，它可以將有機污染物分解為水，二氧化碳和無毒的無機酸的高級氧化法，并使用太陽能高效和綠色完成化學反應達到治療有機污染物的目的，殺死病原微生物，減少重金屬離子。但同時也可以看出，光催化技術由于其量子產率低、光譜反應范圍窄、催化劑分離回收困難等特點而受到限制。因此，有必要研究一種新型高效的可見光響應催化劑。

多金屬氧酸鹽(POMs)是一種綠色、廉價、穩定的金屬氧簇，具有與半導體相似的光化學行為和電子特性。FePMo是一種鐵基多酸，帶隙約為2.2eV。它是一種新型的半導體催化劑，但由于其比表面積低，在極性反應體系中的溶解度高，難以分離回收，在一定程度上限制了其實際應用。而固相固定化技術可以解決POMs在溶劑中的易溶解問題，如固相固相聚合物在固相多孔襯底上的支撐、雜多酸包覆自組裝材料等。

金屬-有機骨架(MOFs)是一種通過金屬離子與有機連接劑的配位鍵合而獲得的結晶微孔材料。它們的突出特點是具有較大的表面積，而多孔結構允許大小合適的納米顆粒和無機分子進入籠中。MIL-53(Fe)是一種具有光響應特性的鐵基MOF。以往的研究發現，MIL-53(Fe)的可見光響應不理想，需要加入過氧化氫來增加活性物質的濃度。

發明內容

針對本領域存在的不足之處，本發明提供了一種MOF基復合材料的制備方法，采用溶劑熱反應原位沉積的方法，將FePMo引入MIL-53(Fe)骨架中，利用MIL-53(Fe)孔道限制沉積的FePMo顆粒粒徑，MIL-53(Fe)與FePMo形成異質結，二者協同作用顯著提高了電子-空穴分離效率、可將光響應和光催化性能，而且所得MOF基復合材料的穩定性較單一組分具有明顯提高。

一種MOF基復合材料的制備方法，包括步驟：

(1)將硝酸鐵分散于甲醇中，得Fe³⁺溶液；將磷鉬酸分散于甲醇中，得磷鉬酸溶液；

(2)將所述Fe³⁺溶液滴加入所述磷鉬酸溶液中，得到FePMo前驅體溶液；

(3)將MIL-53(Fe)分散在所述FePMo前驅體溶液中，進行溶劑熱反應得到MOF基復合材料FePMo/MIL-53(Fe)。