[發(fā)明專利]一種Tb-MOF/P-TiO2

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111501785.7
• 申請日: 2021-12-09
• 公開（公告）號(hào): CN114082448A
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯浩波;曾天宇;馮露;董祎挈;李嘉豪;游以文;黃一洪
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)（肇慶）資源與環(huán)境技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): B01J31/22
• 分類號(hào): B01J31/22;C02F1/30;C02F1/70;C02F101/22;C02F101/38;C02F101/30
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所(普通合伙) 43114
• 代理人: 盛武生

本發(fā)明屬于廢水處理領(lǐng)域，具體涉及一種Tb?MOF/P?TiO₂異質(zhì)結(jié)光催化劑，包括P?TiO₂載體，以及原位復(fù)合在P?TiO₂載體上的Tb?MOF材料；所述的P?TiO₂載體為磷修飾的二氧化鈦；所述的Tb?MOF材料為具有式1結(jié)構(gòu)式的有機(jī)金屬框架化合物：本發(fā)明所述的方法制得的材料具有優(yōu)異的光催化性能，可有效脫出廢水中的污染物。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境功能材料領(lǐng)域，具體涉及一種異質(zhì)結(jié)光催化材料。

背景技術(shù)

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展與環(huán)境之間存在著一定的矛盾與對立面，現(xiàn)如今，環(huán)境問題已極大的影響人類及動(dòng)植物的生存。利用目前儲(chǔ)備最豐富的綠色能源(太陽能)用以解決上述問題是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)方向之一，而半導(dǎo)體光催化技術(shù)能將這一設(shè)想輕松實(shí)現(xiàn)，具有潛在的應(yīng)用前景。目前，人們已探索出了多種半導(dǎo)體材料用于光催化環(huán)境污染物的降解，但單一的半導(dǎo)體材料存在著諸如：光利用率低、光生電子空穴對易復(fù)合、光催化反應(yīng)中量子產(chǎn)率低等缺陷，嚴(yán)重限制了其進(jìn)一步的應(yīng)用。

二氧化鈦(TiO₂)作為最具代表性的半導(dǎo)體材料之一，具有物理化學(xué)穩(wěn)定性高、原料易得、無毒、價(jià)格低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)，使得其在光催化鄰域一直備受關(guān)注。然而，TiO₂同樣也存在著上述的缺陷限制了其進(jìn)一步的應(yīng)用。對此，科研工作者們已經(jīng)開發(fā)了各種有效的方法來提高其催化性能，例如貴金屬沉積、金屬/非金屬離子摻雜、與ZnO、ZrO₂、V₂O₅和WO₃等其他半導(dǎo)體復(fù)合、量子點(diǎn)/有機(jī)物敏化等。事實(shí)上，通過兩種或兩種以上半導(dǎo)體材料的復(fù)合來構(gòu)建異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)是提高材料電子-空穴對分離效率和光能利用率的有效措施，可以大大提高材料的光催化活性。由于金屬-有機(jī)框架材料(MOFs)可表現(xiàn)出類半導(dǎo)體特性，且具有多而規(guī)則的孔隙以及豐富的活性位點(diǎn)，因此，一些研究者也嘗試著在MOFs與TiO₂之間構(gòu)建異質(zhì)結(jié)，以彌補(bǔ)兩種單一材料光催化性能差的缺陷。例如Crake等制備TiO₂/NH₂-UIO-66納米復(fù)合材料在模擬太陽光照射下對二氧化碳進(jìn)行光催化還原，Xiao等制備了可見光響應(yīng)的TiO₂@水楊醛-NH₂-MIL-101(Cr)復(fù)合材料用于有機(jī)污染物的降解，均證實(shí)了MOFs與TiO₂之間異質(zhì)結(jié)的構(gòu)建可有效提高材料的光催化性能。目前所采用的MOFs均僅限于一些經(jīng)典的ZIF，MIL和UIO系列MOFs，然而，現(xiàn)有材料的降解性能以及循環(huán)穩(wěn)定性還有待提高。

發(fā)明內(nèi)容

針對目前光催化劑存在光生電子與空穴易復(fù)合、量子產(chǎn)率低、化學(xué)穩(wěn)定性差及光催化性能不佳等缺陷，本發(fā)明提供了一種Tb-MOF/P-TiO₂異質(zhì)結(jié)光催化劑，旨在提供一種具有優(yōu)異光催化降解率、催化效率以及循環(huán)穩(wěn)定性的全新的材料。

本發(fā)明第二目的在于，提供所述的Tb-MOF/P-TiO₂異質(zhì)結(jié)光催化劑的制備方法。

本發(fā)明第三目的在于，提供所述的Tb-MOF/P-TiO₂異質(zhì)結(jié)光催化劑在用于水體污染物光催化降解中的用途。

一種Tb-MOF/P-TiO₂異質(zhì)結(jié)光催化劑，包括P-TiO₂載體，以及原位復(fù)合在P-TiO₂載體上的Tb-MOF材料；

所述的P-TiO₂載體為磷修飾的二氧化鈦；

所述的Tb-MOF材料為具有式1結(jié)構(gòu)式的有機(jī)金屬框架化合物：

本發(fā)明提供了一種全新的材料，且發(fā)現(xiàn)基于所述的全新材料物相以及結(jié)構(gòu)的協(xié)同，能夠有效改善光催化速率、催化率，且改善光催化循環(huán)穩(wěn)定性。