[發明專利]一種光催化材料及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202110182563.7
• 申請日: 2021-02-10
• 公開（公告）號: CN112973798A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 劉長坤;李雪連
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: B01J31/22
• 分類號: B01J31/22;B01J31/06;B01J31/38;B01J35/00;C02F1/30;C02F101/30
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 徐凱凱;吳志益

本發明公開一種光催化材料及其制備方法與應用，其中，方法包括步驟：將ZIF?67晶體分散在Tris?HCl溶液中，并加入多巴胺混合，在所述ZIF?67晶體表面生成聚多巴胺，制得ZIF?67@PDA顆粒；將所述ZIF?67@PDA顆粒分散在有機醇和氨的混合溶液中，并加入鈦酸四丁酯混合，在所述ZIF?67@PDA顆粒表面生成二氧化鈦，制得反應產物；將所述反應產物分散在有機醇和水的混合溶液中，并在惰性氣氛中進行水熱反應，制得H?ZIF?67@PDA@TiO₂顆粒。本發明制備的光催化材料既有較高的光催化效率，而且還能夠抑制失活，其對染料具有較佳的降解效果。

技術領域

本發明涉及光催化材料技術領域，特別涉及一種光催化材料及其制備方法與應用。

背景技術

伴隨著日以經濟和社會的發展，污染問題也逐漸引起人們的關注。各種染料由于其毒性和致癌作用已成為對人類環境的重大威脅。在目前的情況下，水污染是一個嚴重的問題，因為大量的有機和無機污染物直接或間接地從食品、化妝品、紡織品和塑料等各種現代制造工業材料中排放。現有技術建立了幾種去除這些污染物的方法，例如吸附/解吸，光催化，降解，生物處理等。其中，光催化是將有機染料和其他環境污染物分解為二氧化碳，水和其他無害副產物的方法。該方法的關鍵原理是生成活性物種，例如超氧自由基(·O₂^-)，這是通過CB上的光生電子(e^-)與表面氧和羥基自由基(·OH)反應來實現的。

金屬有機骨架(MOF)是由金屬離子和有機配體合成的結晶多孔絡合物，由于其獨特的幾何結構，高比表面積，出色的化學穩定性而被廣泛用于藥物輸送，氣體存儲，吸附分離和催化降解。以及豐富的活性位點。近年來，MOFs具有良好的設計能力和后期修飾，在環境恢復方面取得了重大突破，為有機物的降解提供了良好的平臺，并取得了長足的進步。不僅如此，基于MOF的材料可以提供大面積和更多的活性位點來附著有機分子。同時，MOF內部獨特的中空結構通過光的連續反射增加了光的吸收和停留時間，產生了更多的活性物質(·O₂^-和·OH)并提高了光催化效率。

作為一種眾所周知的半導體材料，二氧化鈦因其獨特的高光化學活性，良好的安全性，無毒性，化學惰性和低成本而被證明是基礎研究和實際應用中最有前途的材料。但是，由于單一的二氧化鈦具有較寬的能帶隙(3.2eV)，太陽能利用率低(4％)，因此存在一些局限性，只能通過紫外光激發。另一個限制是光生電子-空穴對的高復合率，即使在紫外線照射下，光活性也很低。

因此，現有技術迫切需要找到一種不僅能提高光催化效率而且還能抑制失活的光催化劑。

發明內容

鑒于上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種不僅能提高光催化效率而且還能抑制失活的光催化材料及其制備方法與應用。

本發明的技術方案如下：

一種光催化材料的制備方法，其中，包括步驟：

將2-甲基唑醇溶液與Co(NO₃)₂·6H₂O醇溶液混合，反應生成ZIF-67晶體；

將所述ZIF-67晶體分散在Tris-HCl溶液中，并加入多巴胺混合，在所述ZIF-67晶體表面生成聚多巴胺，制得ZIF-67@PDA顆粒；

將所述ZIF-67@PDA顆粒分散在有機醇和氨的混合溶液中，并加入鈦酸四丁酯混合，制得反應產物；

將所述反應產物分散在有機醇和水的混合溶液中，并在惰性氣氛中進行水熱反應，在所述ZIF-67@PDA顆粒表面生成二氧化鈦，制得H-ZIF-67@PDA@TiO₂顆粒。