[發明專利]一種TiO2

有效

• 申請號: 202011503823.8
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112495444B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 喬宇;楊帥;呂娜;徐娜;車廣波
• 申請（專利權）人: 吉林師范大學
• 主分類號: B01J31/22
• 分類號: B01J31/22;B01D53/86;B01D53/44;C02F1/30;C02F101/30
• 代理公司: 吉林省長春市新時代專利商標代理有限公司 22204
• 代理人: 曲德鳳

本發明涉及一種基于TiO₂@HKUST?1復合光催化劑制備方法及應用。制備方法將PVP充分溶解在Cu(NO₃)₂溶液中，超聲分散后迅速加入一定量的TiO₂水溶液以及N₂H₄^.H₂O溶液，觀察顏色由綠色變為黃色，攪拌均勻后離心，用乙醇、去離子水洗滌若干次，以Cu₂O為犧牲模板劑合成TiO₂@Cu₂O；利用均苯三甲酸、苯甲醇和乙醇的混合溶液，向其中加入TiO₂@Cu₂O溶液，反應離心后得到的沉淀物用甲醇洗滌，原位生長法合成TiO₂@Cu₂O@HKUST?1；將TiO₂@Cu₂O@HKUST?1分散在甲醇溶液中加熱，產物離心，甲醇反復洗滌后得到分散在甲醇中的產物TiO₂@HKUST?1。本申請具有成本低、產率高、重復性強、產品性能穩定等特點。

本發明屬于可見光下催化降解水中有機污染物領域，具體地說是一種基于 TiO₂@HKUST-1復合光催化劑的制備方法及應用。

背景技術

環境污染是當今人類社會面臨的重大問題，直接關系到生態穩定和人類健康，是當前亟待解決的環境問題。半導體光催化技術是目前研究較多的一項高級催化技術，主要是利用光和催化劑之間的相互作用將有機污染物礦化或者直接降解為小分子如H₂O、CO₂和無毒害的無機酸的一種技術手段，是一種降解環境污染物的理想方法，它在解決環境污染問題方面具有廣闊的應用前景。半導體光催化劑中TiO₂是最具有代表性的，其具有很強的氧化性，能夠降解水中的有機污染物并使之礦化。然而單組分TiO₂納米催化劑普遍存在降解污染物速度較慢、易發生聚集、難回收利用等問題。近年來，納米反應器作為一類新型材料，被廣泛應用到光學、藥物傳輸和生物材料等領域。

近年來，作為一種多孔材料的納米反應器MOFs在光催化降解水中污染物的領域中被大量研究和報道。MOFs超大的比表面積、高的孔隙率使其具備良好的吸附性，能夠將水中污染物較好的富集，且MOFs化學性質穩定(O.M.Yaghi,M. O'Keeffe,N.W.Ockwig,H.K.Chae,M.Eddaoudi,J.Kim,Nature 2003,423,705；P. Li,N.A.Vermeulen,C.D.Malliakas,D.A.Gómez Gualdrón,A.J.Howarth,B.L. Mehdi,A.Dohnalkova,N.D.Browning,M.O’Keeffe,O.K.Farha,Science 2017, 356,624；A.Corma,H.García,F.X.Llabrés,I.Xamena,Chem.Rev.2010,110, 4606)。HKUST-1是一種典型的具有規則孔道結構的MOFs，如果利用HKUST-1 與TiO₂復合形成納米反應器不僅可以很好地吸附水中污染物分子，同時 HKUST-1與TiO₂的復合結構還能有效降低光生電子-空穴復合率(Q.L.Zhu,Q.Xu,Chem.Soc.Rev.2014,43,5468；K.S.Lin,A.K.Adhikari,C.N.Ku,C.L. Chiang,H.Kuo,Int.J Hydrogen.Energ.2012,37,13865)。目前，利用HKUST-1 納米晶體與TiO₂納米催化劑組裝構筑Yolk-Shell構型的納米反應器還未見報道。

發明內容

針對現有的光催化降解材料來源的問題，本發明的目的是要提供一種基于 TiO₂@HKUST-1復合光催化劑的制備方法及應用，使其在保持自身的吸附性質外，又具備了更加良好的催化性質。本發明復合光催化劑的制備方法簡單，原料價格低廉，合成的光催化劑具有很好的可見光響應能力。

本發明的技術方案是：