[發明專利]一種ZIF-8負載銀納米顆粒催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011622406.5
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112844479B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 王梁炳;喻開富;蔣朋宴;陶峰;竹文坤;原海波
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B01J31/22
• 分類號: B01J31/22;B01J35/00;G21F9/06;G21F9/12
• 代理公司: 長沙軒榮專利代理有限公司 43235
• 代理人: 李喆

本發明涉及光催化劑還原鈾技術領域，具體涉及一種ZIF?8負載銀納米顆粒催化劑及其制備方法和應用。所述催化劑的制備方法包括以下步驟：S1:將硝酸鋅與2?甲基咪唑溶于甲醇中超聲并攪拌混合均勻，靜置18?28h，過濾取沉淀物，經洗滌、干燥獲得ZIF?8；S2:將所述ZIF?8與硝酸銀加入至甲醇和乙醇的混合溶劑中，經溶劑熱還原反應，過濾取沉淀物，經洗滌、干燥獲得ZIF?8負載銀納米顆粒催化劑。本發明制備獲得的ZIF?8負載銀納米顆粒催化劑在無任何犧牲劑的條件下用于光催化還原鈾時，催化劑性質穩定、催化活性高，能多次重復利用。

技術領域

本發明涉及光催化劑還原鈾技術領域，具體涉及一種ZIF-8負載銀納米顆粒催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

隨著核工業的快速發展，放射性污染已成為最復雜的環境問題之一。鈾是典型的放射性污染物，從鈾礦開采、核研究、燃料生產和武器制造釋放。長期接觸鈾會導致嚴重的健康問題，如嚴重的肝臟損傷、腎臟損傷，并最終導致死亡。因此，環境中暴露鈾的清除是一個重要的問題。研究表明，鈾礦物可以以多種氧化態存在(如U(0)、U(III)、U(IV)和U(VI))，其中環境中的主要氧化態為可溶性U(VI)和輕度可溶性U(IV)。將可溶性鈾(VI)還原為不溶性鈾(IV)氧化物是消除放射性污染的重要途徑。

經研究，多相光催化降解廢水中有害污染物已被證明是一種有效的方法，等離子體催化是多相光催化的一個重要分支，它通過等離子體金屬納米粒子(如Ag、Au、Cu)的局域表面等離子體共振(LSPR)效應有效地加速光化學反應的發生，等離子體催化劑對氮光固定、二氧化碳光還原和光催化水分解等一系列光化學反應表現出顯著的催化性能，在光還原U(VI)過程中，等離子體催化應用的主要障礙是等離子體金屬納米顆粒上糟糕的吸附位點和較差的載體分離效率，現有技術中將等離子體金屬納米粒子與半導體的集成以提高載體分離效率；特別是對U(VI)具有較強吸附能力的半導體，有利于進一步提高鈾的富集動力學和富集能力。此外，材料的穩定性和可重復使用性也是評價其能否在實際工程中應用的重要指標。

因此，構建新型等離子體金屬半導體復合材料以實現良好的鈾還原效率和穩定性是迫切需要的，但仍是一個巨大的挑戰。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本發明將銀納米顆粒負載在ZIF-8上獲得ZIF-8負載銀納米顆粒催化劑，其用于光催化還原鈾時，催化劑性質穩定、催化活性高，能多次重復利用。

為實現上述發明目的，本發明提供了一種ZIF-8負載銀納米顆粒催化劑的制備方法，具體包括以下步驟：

S1:將硝酸鋅與2-甲基咪唑溶于甲醇中超聲并攪拌混合均勻，靜置18-28h，過濾取沉淀物，經洗滌、干燥獲得ZIF-8；

S2:將所述ZIF-8與硝酸銀加入至甲醇和乙醇的混合溶劑中，經溶劑熱還原反應，過濾取沉淀物，經洗滌、干燥獲得ZIF-8負載銀納米顆粒催化劑。

進一步的，所述步驟S2中甲醇和乙醇的體積比為1:0.8-1.2。

進一步的，所述步驟S2中溶劑熱還原反應的工藝參數為：溫度為150-160℃，時間為3-5h。

進一步的，所述步驟S1和步驟S2中干燥為真空干燥，工藝參數為：溫度為50-65℃，時間為6-10h。

基于同一發明思路的，本發明還提供了一種ZIF-8負載銀納米顆粒催化劑，所述催化劑由上述制備方法制備獲得。

進一步的，所述銀納米顆粒的負載量為4-6wt％。

本發明還提供了上述ZIF-8負載銀納米顆粒催化劑的應用，將其用于光催化還原鈾。

有益效果：