[發明專利]一種納米鉻酸鉍-MOFs復合材料制備方法及其應用

在審

• 申請號: 202110662842.3
• 申請日: 2021-06-15
• 公開（公告）號: CN113333031A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 趙丹;王金宏
• 申請（專利權）人: 哈爾濱領昇生物醫藥科技有限公司
• 主分類號: B01J31/22
• 分類號: B01J31/22;B01J23/31;B01J35/10;B01J37/02;B01J37/03;C07C41/18;C07C43/23;C07C37/52;C07C39/04;C08G83/00;C01G37/14;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 昆明合眾智信知識產權事務所 53113
• 代理人: 甘善甜

本發明公開一種納米鉻酸鉍/MOFs復合材料制備方法及其應用，所述MOFs材料為類沸石咪唑酯骨架材料，以咪唑?2?甲酸為有機配體，以Cu²⁺、Ni²⁺為無機配體，負載納米鉻酸鉍催化劑，包括以下步驟：S1：制備無機配體溶液；S2：制備有機配體溶液；S3：按等體積比將無機配體溶液和有機配體溶液混合均勻后，移至反應釜中，80～150℃水熱條件下，攪拌反應12～36h，冷卻至室溫，離心、洗滌、干燥；S4：將MOFs材料加入0.11～0.14mol/L K₂CrO₄溶液中，浸漬吸附0.5～3h，再滴加乙酸鉍?鹽酸溶液，25℃室溫下，攪拌反應1～6h，離心、洗滌、干燥，即得。本發明將納米鉻酸鉍和ZIFs材料復合形成異質結結構，使光生電子自發地從納米鉻酸鉍晶面轉移到MOFs的導帶，高效分離光生電子和空穴，顯著提高光催化能力。

技術領域

本發明屬于納米復合材料合成領域，具體涉及一種納米鉻酸鉍-MOFs復合材料制備方法及其應用。

背景技術

木質素是由3種苯丙烷單元通過醚鍵和碳碳鍵相互連接形成的具有三維網狀結構的生物高分子，含有豐富的芳環結構、脂肪族和芳香族羥基以及醌基等活性基團，是植物界中儲量僅次于纖維素的第二大生物質資源。木質素占生物質總量的15％～30％，主要作用是支撐植物的水分運輸和結構完整性，具體由對羥基苯基(H)、愈創木基(G)和丁香基(S)組成的酚醛聚合物，再通過各種C-O和C-C鍵連接在一起，例如α-o-4、α-α、β-o-4、β-β和4-O-5鍵。木質素的自然儲量高，且原料來源廣，我國每年從造紙廢液中提取出來的木質素約5000萬噸，但大部分都作為廢棄物直接排放或者燃燒，不僅污染環境還造成生物質資源的浪費。將木質素催化解聚可獲制單酚類高附加值精細化學品和芳香族化合物等高品位生物燃料，以部分取代化石燃料，使木質素得到高效資源化利用。目前，木質素解聚方法主要分為生物解聚法和化學法。生物解聚法具體分為酶解法和微生物發酵法，相比于化學法，更為綠色環保，選擇性高，但解聚速率低，耗時久，且原料成本高、易失活，對環境要求高，無法木質素的大規模工業應用。因此，化學方法更受青睞，根據木質素化學解聚所采用的催化劑及反應介質，分為熱裂解、催化氫解、催化氧化、醇解、二氧六環/水解聚、酸解和光催化解聚等。

金屬-有機骨架材料，是由過渡金屬離子與羧酸類或含氮類有機多齒配體通過配位作用自主裝形成具有周期性的多維網狀結構的一類新型多孔材料，具有高孔隙率、低密度、大比表面積、孔道規則、孔徑可調以及拓撲結構多樣性和可裁剪性等優點。MOFs材料兼具無機材料剛性和有機材料柔韌性的特征，在氣體的存儲、催化劑、分離、吸附以及光電磁材料中具有重要應用，同時，由于MOFs材料具有大量不飽和金屬位，具有高度的分子選擇性。類沸石咪唑酯骨架材料簡稱ZIFs，是由二價過渡族金屬離子與咪唑基配體絡合后形成的一種具有沸石拓撲結構的新型MOFs材料。ZIFs材料不僅具有傳統MOFs材料的優點，而且具有無機沸石的高穩定性，其熱穩性達到550℃，耐熱堿和有機溶劑等，還可以通過調節金屬離子與有機配體獲得不同的結構和功能。目前，對于新種類ZIFs材料的開發和探索仍是材料領域的研究熱點。

納米鉻酸鉍是一種新型鉻酸鹽光催化劑，具有非常寬的光譜吸收范圍，可將吸收帶邊拓展至610nm的紅光區，其禁帶寬度為2.03eV，遠低于傳統TiO₂光催化劑的3.0～3.2eV，對可見光具有良好的響應能力，同時，其光電壓響應范圍也可拓展至紅光區，表現出優異的光生電子與光生空穴的分離效率，因此，鉻酸鉍具有優異的可見光催化性質。目前，關于納米鉻酸鉍的研究及應用還較為罕見，僅三例報道，具體為：申請號為CN201711286334.X的專利，公開一種高活性鉻酸鉍納米光催化劑的制備方法及其應用；申請號為CN202010883227.0的專利，公開一種復合光催化劑在染料廢水處理中的應用；申請號為CN00818717.7的專利，公開補充促進劑與碳擔載的含貴金屬的催化劑一起在液相氧化反應中的用途；但利用納米鉻酸鉍與ZIFs材料復合研發新型異質結催化劑并將其應用于木質素解聚還未有相關資料報道，是新材料領域的空白。

發明內容