[發明專利]無機半導體-MOFs衍生物雙空復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202011639984.X
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112808238B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 李映偉;李配;陳俊英
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/28;B01J20/30;B01J27/043;C01B3/02;B01D53/02
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

本發明公開了一種無機半導體?MOFs衍生物雙空復合材料及其制備方法，所述制備方法包括如下步驟：(1)將苯乙烯通過乳液聚合法合成PS小球，然后二氧化鈦前驅體通過溶膠凝膠法在PS小球上包覆二氧化鈦，最后通過煅燒去除PS小球的內核，制備空心二氧化鈦；(2)加入金屬前驅體和有機配體超聲攪拌反應，離心、洗滌，真空烘干，得TiO₂@ZnCo?ZIFs材料；(3)再與CH₃CSNH₂的乙醇溶液混合進行硫化反應，經離心、洗滌，真空烘干，得到三維多級TiO₂@ZnCoS雙空復合材料。本發明的雙空復合材料具有更高的表面積和孔徑可調的多級孔結構，制備方法簡便，可重復性好，具有較好的光催化活性，應用前景良好。

技術領域

本發明涉及多孔材料的領域，具體涉及無機半導體-MOFs衍生物雙空復合材料及其制備方法。

背景技術

金屬-有機骨架(Metal-Organic Frameworks，MOFs)是由金屬陽離子或金屬離子團簇組成的金屬節點與多齒有機配體通過配位鍵形成的立體網格結構晶體，具有孔隙率大和高的比表面積以及晶體密度小等獨特性質。MOFs材料經硫化可制備具有良好熱穩定性和化學穩定性的多孔衍生物材料，這類衍生材料在催化領域具有廣闊的應用前景。研究發現，在與無機半導體復合之后再硫化，能夠一定程度上調控所得材料的形貌，達到提升催化劑活性、穩定性的目的。

目前面臨的主要問題之一是：現階段的現階段制備半導體-MOFs衍生物雙空復合材料的方法，通常步驟較為復雜，條件苛刻，極大地限制了此類MOFs衍生材料在催化領域中的應用。這是材料工作者面臨的一大難題。也是社會發展需求向MOFs材料領域提出的更高要求。

目前半導體-MOFs衍生物復合材料的相關研究尚在初始階段。例如：Li等人合成了Cu₃(BTC)₂@TiO₂復合材料，實驗結果表明光生電子可以從半導體有效轉移到MOFs上，這不僅有利于半導體上的電荷分離，而且給吸附在MOFs的氣體分子提供了高能電子[Li R,Hu J,Deng M,et al.Integration of an inorganic semiconductor with a metal–organicframework:a platform for enhanced gaseous photocatalytic reactions[J].Advanced Materials,2014,26(28):4783-4788.]；類似地，Chang等人合成了TiO₂@MIL-53復合材料，實驗結果表明，TiO₂@MIL-53核殼復合材料有較好的吸附和光催化降解作用。此外，高溫活化TiO₂@MIL-53顯示出較強的吸附能力。[Chang N,He D Y,Li Y X,etal.Fabrication of TiO₂@MIL-53core–shell composite for exceptionally enhancedadsorption and degradation of nonionic organics[J].RSC advances,2016,6(75):71481-71484.]；Yue等通過水熱法和過硫酸鹽活化法成功制備高活性Fe₃O₄@MIL-101(Fe)，Fe₃O₄@MIL-101(Fe)對偶氮染料AO7的去除率明顯高于Fe₃O₄和MIL-101(Fe)，并探究了初始PH值、MIL-101連接劑中氨基含量、MIL-101中心金屬離子的含量對AO7降解的影響[Yue X,Guo W,Li X,et al.Core-shell Fe₃O₄ MIL-101(Fe)composites as heterogeneouscatalysts of persulfate activation for the removal of Acid Orange 7[J].Environmental Science and Pollution Research,2016,23(15):15218-15226.]。然而，現有的文獻報道都是通過高溫水熱或用酸洗等苛刻條件下制備復合材料，而且復合材料通常為實心，反應面積較低，進一步限制了此類材料在多相催化領域中的應用。因此，為了解決以上現有技術的缺點和不足之處，本發明主要研制出一種簡便實用的無機半導體-MOFs衍生物復合材料的制備方法。