[發(fā)明專利]一種量子點(diǎn)改性的金屬有機(jī)骨架光催化劑及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010736472.9
• 申請(qǐng)日: 2020-07-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113996344B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁興中;陳浩云;曾冠軍;張進(jìn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J31/22
• 分類號(hào): B01J31/22;B01J27/24;C02F1/30;C02F1/72;C02F101/20
• 代理公司: 北京海虹嘉誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11129
• 代理人: 向群

本發(fā)明“一種量子點(diǎn)改性的金屬有機(jī)骨架光催化劑及其制備方法和應(yīng)用”屬于重金屬氧化還原以及光催化處理領(lǐng)域。所述量子點(diǎn)改性的金屬有機(jī)骨架光催化劑為氮摻雜碳量子點(diǎn)改性的鐵基金屬有機(jī)骨架。本發(fā)明的量子點(diǎn)改性的金屬有機(jī)骨架光催化劑具有更高的吸附效率和光催化效率，穩(wěn)定性好，合成簡(jiǎn)單，是一種可以被廣泛采用、能夠高效實(shí)現(xiàn)三價(jià)砷的氧化后去除的吸附?光催化劑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于重金屬氧化還原以及光催化處理領(lǐng)域，尤其涉及一種量子點(diǎn)改性的金屬有機(jī)骨架光催化劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

重金屬?gòu)U水的不達(dá)標(biāo)排放對(duì)河流湖泊造成了嚴(yán)重的污染，對(duì)水生生物，地下水和人類生活構(gòu)成了巨大威脅。雖然對(duì)重金屬的治理技術(shù)不斷革新，但是由于工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，重金屬?gòu)U水污染問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重。因此，廉價(jià)、高效的重金屬?gòu)U水處理技術(shù)依舊面臨著巨大的挑戰(zhàn)。目前對(duì)于重金屬常用的處理方法主要包括離子交換法、吸附法、膜分離法、化學(xué)沉淀法以及光催化氧化還原法等，這些方法各有優(yōu)勢(shì)，在水污染處理方面發(fā)揮了巨大的作用，但同時(shí)也都不同程度地存在各自的缺點(diǎn)。其中化學(xué)氧化法通常具有高效、快速、去除徹底的特點(diǎn)，可將大量難降解有機(jī)污染物直接礦化，或經(jīng)化學(xué)氧化后有機(jī)污染物可生化性得到了提高，是人們廣泛關(guān)注的方法。但是，常規(guī)的H₂O₂、氯氣以及高錳酸鹽等氧化體系成本較高、氧化能力低，且在操作過(guò)程中易產(chǎn)生二次污染。此外，重金屬?gòu)U水中通常同時(shí)含有多種以不同價(jià)態(tài)形式存在的重金屬離子，這也大大增加了重金屬?gòu)U水處理的難度和成本。因此，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)高效、低能耗、適用范圍廣、氧化能力強(qiáng)、綠色的重金屬?gòu)U水處理技術(shù)在該領(lǐng)域一直是人們追求的目標(biāo)。

光催化技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展迅速的一項(xiàng)高效、綠色的污染物去除技術(shù)，在有機(jī)物催化降解領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，也逐步用于重金屬?gòu)U水的氧化還原處理，但是高效、穩(wěn)定、廉價(jià)的光催化劑的開(kāi)發(fā)是該技術(shù)發(fā)展的中重要限制條件。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決當(dāng)前重金屬?gòu)U水處理存在的成本較高、氧化能力低，且在操作過(guò)程中易產(chǎn)生二次污染等缺陷，本發(fā)明提供了一種量子點(diǎn)改性的金屬有機(jī)骨架光催化劑及其制備方法和應(yīng)用。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種量子點(diǎn)改性的金屬有機(jī)骨架光催化劑，其特征在于，為氮摻雜碳量子點(diǎn)改性的鐵基金屬有機(jī)骨架。

所述氮摻雜碳量子點(diǎn)改性的鐵基金屬有機(jī)骨架的結(jié)構(gòu)為氮摻雜碳量子點(diǎn)進(jìn)入鐵基金屬有機(jī)骨架的晶格中，如圖2所示。

所述氮摻雜碳量子點(diǎn)的大小為1-100nm，優(yōu)選5nm；

優(yōu)選地，所述鐵基金屬有機(jī)骨架的鐵為鐵氧鍵合態(tài)形式。

所述鐵基金屬有機(jī)骨架的微觀結(jié)構(gòu)為八面體結(jié)構(gòu)，如圖1所示；所述量子點(diǎn)的微觀結(jié)構(gòu)為核殼結(jié)構(gòu)，如圖13所示；

優(yōu)選地，所述核殼結(jié)構(gòu)直徑為1nm-100nm，優(yōu)選10nm。

一種量子點(diǎn)改性的金屬有機(jī)骨架光催化劑的制備方法，其特征在于，包括將鐵基金屬有機(jī)骨架與氮摻雜碳量子點(diǎn)混合。

所述混合指將鐵基金屬有骨架與氮摻雜碳量子點(diǎn)溶液和甲醇溶液混合；

優(yōu)選地，所述鐵基金屬有機(jī)骨架、氮摻雜碳量子點(diǎn)溶液、甲醇溶液的質(zhì)量比為100∶0.5-5∶5-30，優(yōu)選100∶3∶25；

優(yōu)選地，所述混合過(guò)程中進(jìn)行攪拌；優(yōu)選地，所述攪拌時(shí)間為60min-200min，優(yōu)選120min；所述攪拌溫度為40℃-80℃，優(yōu)選45℃；所述攪拌速度為550r/min。

所述金屬有機(jī)骨架的制備方法為一步水熱法；

優(yōu)選地，所述一步水熱法為將六水三氯化鐵、對(duì)苯二甲酸投入二甲基甲酰胺溶劑中進(jìn)行反應(yīng)；