[發(fā)明專利]一種CdS量子點/MIL-101(Cr)復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110488917.0
• 申請日: 2021-04-28
• 公開（公告）號: CN113070042A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 皮云紅;肖靜;劉寶玉;侯青青;李希翼
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/28;B01J20/32;B01D53/02;B01D53/86;B01D53/44;B01D53/72;B01J31/22;B01J27/04;B01J37/02;B01J37/08;B01J37/20
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 陳嘉雯

本申請屬于金屬有機(jī)骨架材料技術(shù)領(lǐng)域。本申請?zhí)峁┮环NCdS量子點/MIL?101(Cr)復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。將Cd源通過等體積浸漬法引入至MIL?101(Cr)的孔道內(nèi)，再通入純的H₂S氣體勻速引入預(yù)先穩(wěn)定擴(kuò)散在MIL?101(Cr)孔道內(nèi)的Cd²⁺活性位點處，隨即在MIL?101(Cr)孔道里原位生成CdS半導(dǎo)體量子點。制備得到的CdS量子點/MIL?101(Cr)復(fù)合材料將吸附和光催化技術(shù)耦合，實現(xiàn)了協(xié)同效應(yīng)，保持一定吸附特性的同時，還能促進(jìn)底物活化和催化轉(zhuǎn)化、提高催化降解效率，同時具有強穩(wěn)定性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請屬于金屬有機(jī)骨架材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種CdS量子點/MIL-101(Cr)復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

密閉空間如家庭、辦公室和汽車等室內(nèi)空氣污染對人類健康的危害已引起全社會的普遍關(guān)注。揮發(fā)性有機(jī)污染物(VOCs)如甲醛、甲苯和苯是此類污染的主要來源。目前針對這類污染物的凈化方法有吸附、生物處理、化學(xué)處理、催化氧化和光催化降解等。其中，吸附和光催化降解是比較有效的方法之一。

金屬有機(jī)框架材料(Metal-organic frameworks,MOF)是通過金屬離子與有機(jī)配體的自組裝過程形成的一種多維周期性的多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)材料，因其超高的比表面積和孔隙率，多樣可調(diào)的表面結(jié)構(gòu)和合成方式成為吸附和催化領(lǐng)域的熱門材料。通過吸附可以快速富集污染物，達(dá)到凈化的目的，但是容易達(dá)到飽和而失活，通過脫附再生吸附劑的同時又容易產(chǎn)生二次污染。

光催化劑材料，例如CdS、TiO₂等，利用清潔豐富的太陽能將污染物分解氧化為CO₂和其他低毒小分子，具有清潔高效的優(yōu)勢，但由于顆粒的高聚集特性、光不穩(wěn)定以及光生電子-空穴對易重組，目前的光催化體系對光不穩(wěn)定，光生電荷容易復(fù)合導(dǎo)致光催化轉(zhuǎn)化效率低，難以快速凈化。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本申請?zhí)峁┝艘环NCdS量子點/MIL-101(Cr)復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用，將吸附和光催化技術(shù)耦合，具有催化降解效率高、穩(wěn)定性強的優(yōu)點。

本申請的具體技術(shù)方案如下：

本申請?zhí)峁┮环NCdS量子點/MIL-101(Cr)復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：

S1：采用溶劑熱法制備介孔MIL-101(Cr)材料；

S2：將所述介孔MIL-101(Cr)材料真空活化后分散于有機(jī)溶劑中，加入Cd鹽的飽和水溶液充分?jǐn)嚢韬蠊桃悍蛛x，將固體真空干燥得到固體粉末，其中，所述Cd鹽的飽和水溶液的體積與所述介孔MIL-101(Cr)材料的孔容相等；

S3：將所述固體粉末平鋪在模擬的氣固相流化床玻璃反應(yīng)器中，通入純的H₂S氣體，直到所述固體粉末顏色不再變化，純化、烘干，得到所述CdS量子點/MIL-101(Cr)復(fù)合材料。

本申請中，MIL-101(Cr)是一種基于無機(jī)三聚體和對苯二甲酸的超四面體晶體結(jié)構(gòu)材料，即使在高濕度條件下也具有良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。分子中具有兩種籠狀孔結(jié)構(gòu)，且本身具有配位不飽和金屬Cr(III)位點，不僅可以作為反應(yīng)的吸附位點，還可提升功能量子點的封裝穩(wěn)固性。將Cd源通過等體積浸漬法引入至MIL-101(Cr)的孔道內(nèi)，再通入純的H₂S氣體勻速引入預(yù)先穩(wěn)定擴(kuò)散至MIL-101(Cr)孔道內(nèi)的Cd²⁺活性位點處，隨即在MIL-101(Cr)孔道里生成CdS半導(dǎo)體量子點，避免了傳統(tǒng)的液相反應(yīng)制備CdS半導(dǎo)體過程中Cd²⁺與S^2-比例失調(diào)導(dǎo)致的浪費，并且CdS量子點在MIL-101(Cr)孔道中的原位生長也增強了其封裝穩(wěn)定性，避免了CdS先合成后引入存在的位點不均勻、易光腐蝕流失等問題。本申請的制備方法可進(jìn)行多次連續(xù)的再生過程，能耗低、穩(wěn)定高效。