[發明專利]一種多孔MOFs型金屬氧化物及其在凈化大氣中的應用

有效

• 申請號: 202110462536.5
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN113304603B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 安太成;郭云龍;李云飛;溫美成;李桂英;周永毅;李木子
• 申請（專利權）人: 紫科裝備股份有限公司
• 主分類號: B01D53/86
• 分類號: B01D53/86;B01D53/44;C08G83/00
• 代理公司: 廣州市華創源專利事務所有限公司 44210
• 代理人: 陳婉瀅

本發明公開了一種多孔MOFs型金屬氧化物，其特征在于，該多孔MOFs型金屬氧化物以多孔MOFs作為外殼、金屬氧化物作為內核制備得到；本發明基于多孔MOFs為基體，通過調控實驗參數，將含有雙金屬的金屬氧化物催化劑包覆其中，形成了殼核結構的多孔MOFs型金屬氧化物，并應用于大氣環境中VOCs的催化降解，能夠為高效催化劑的設計及對VOCs的有效消除提供新的研究方法和思路，這對于解決目前所面臨的大氣環境污染問題具有重要的理論和現實參考價值。

技術領域

本發明涉及大氣環境凈化領域，具體涉及一種多孔MOFs型金屬氧化物及其在凈化大氣中的應用。

背景技術

揮發性有機物(Volatile Organic Compounds，VOCs)不僅具有毒性、揮發性和致癌性，而且還是形成氣溶膠、地面臭氧、煙霧和顆粒物的主要前驅體，對人體健康和大氣環境有著極大危害。為全面加強VOCs防控，2015年新修訂的《大氣污染防治法》首次將VOCs納入監管范圍。特別是芳香烴類VOCs，主要來自于工業生產過程，排放量大，暴露于空氣中極易擴散，是生成二次氣溶膠的最主要物種；且因其化學結構復雜，較難被降解，被認為是一類典型工業VOCs。而如何經濟高效地消除VOCs是當前大氣污染治理研究的重點課題，其中催化氧化法被認為是最有潛力的VOCs消除方法，則發展高效、低成本的催化材料及應用于大氣環境中VOCs的催化消除是研究該領域的前沿。

目前VOCs氧化催化劑主要有兩類，一類是負載型貴金屬催化劑，另一類是金屬氧化物催化劑；與昂貴稀缺的負載型貴金屬催化劑相比，雖然金屬氧化物催化劑的催化活性相對較低，然而其在自然界的儲量較為豐富，且價格低廉，因此具有更廣闊的工業應用前景。金屬-有機骨架材料(Metal-Organic Frameworks，MOFs)具有高比表面積、高度多孔結構、規則形貌等諸多優點，對大氣環境中的VOCs有著良好的去除能力。且基于MOFs構筑制備的金屬氧化物可成功保留上述優點，在大氣污染物消除領域表現出較大的應用前景。

然而目前基于MOFs構筑制備的金屬氧化物的材料均采用單一的光催化活性成分，在實際應用體系中，存在催化性能低的問題。

發明內容

針對背景技術中提出的問題，本發明提供的目的是提供一種利用多孔金屬-有機骨架材料(Metal-OrganicFrameworks，MOFs)制備金屬氧化物，使其能夠對大氣環境中VOCs的催化降解，從而用于大氣污染控制。

為了實現上述目的，第一方面，本發明提供了一種多孔MOFs型金屬氧化物，該多孔MOFs型金屬氧化物以多孔MOFs作為外殼、金屬氧化物作為內核制備得到。

優選地，所述多孔MOFs的制備方法為：

S1.稱取錸鹽加入至第一有機溶劑中，充分攪拌至完全溶解，得到錸鹽溶液；

其中，錸鹽溶液的質量濃度為(0.01～0.08)g/mL；

S2.稱取1-(4-肼基苯基)甲基-1,2,4-三氮唑加入至第一有機溶劑中，充分攪拌至完全溶解，得到1-(4-肼基苯基)甲基-1,2,4-三氮唑溶液；

其中，1-(4-肼基苯基)甲基-1,2,4-三氮唑溶液的質量濃度為(0.02～0.2)g/mL；

S3.向1-(4-肼基苯基)甲基-1,2,4-三氮唑溶液中加入香豆酸，充分攪拌至完全溶解，得到有機混合溶液；

其中，有機混合溶液中，香豆酸的質量濃度為(0.003～0.05)g/mL；

S4.將有機混合溶液在第一攪拌速度攪拌的條件下，逐滴加入錸鹽溶液，滴加完成后，以第二攪拌速度持續攪拌2～4h，得到混合反應液；

其中，有機混合溶液與錸鹽溶液的體積比為2.2～2.5:1；