[發明專利]一種Zr-MOF-s（Pt）（Zr/Ti）-R光催化劑的制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210234038.X
• 申請日: 2022-03-10
• 公開（公告）號: CN114588947A
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 伍杰;徐周聰;陳飛;王全磊;王火明;劉興燕;賀有周;周游;周浩南;張東長;熊潮波;閻宗嶺;賈學明;龍麗琴;陳天龍
• 申請（專利權）人: 招商局重慶交通科研設計院有限公司
• 主分類號: B01J31/22
• 分類號: B01J31/22;B01J35/00;C01B3/04;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 重慶鼎慧峰合知識產權代理事務所(普通合伙) 50236
• 代理人: 王華容

本發明公開了一種Zr?MOF?s(Pt)(Zr/Ti)?R光催化劑的制備方法，包括如下步驟：A1)將Zr?MOF?s(Pt)(Zr/Ti)置于80?120℃真空干燥箱中干燥8?12h，得到Zr?MOF?s(Pt)(Zr/Ti)固體材料；A2)將步驟A1)中的Zr?MOF?s(Pt)(Zr/Ti)固體材料在150?250℃的H₂氣氛中還原1?3h，得到Zr?MOF?s(Pt)(Zr/Ti)?R光催化劑。本發明還公開了該制備方法得到的Zr?MOF?s(Pt)(Zr/Ti)?R光催化劑的應用。本發明所提供的Zr?MOF?s(Pt)(Zr/Ti)?R光催化劑的制備方法，制備所得的Zr?MOF?s(Pt)(Zr/Ti)?R光催化劑，其中Zr/Ti?oxo的混合團簇和原位生成的Pt NPs極大地促進了電荷轉移和分離速率，從而達到同時增強光催化NO去除和氫氣生成的效果。

技術領域

本發明屬于催化劑材料技術領域，具體涉及一種Zr-MOF-s(Pt)(Zr/Ti)-R光催化劑的制備方法和應用。

背景技術

隨著化石燃料的快速燃燒，能源危機和環境污染逐漸成為制約人類文明可持續發展的兩大全球性問題，所以迫切需要快速發展各種環境友好型技術來應對這些挑戰。光催化是一種高效、環境友好型技術，被認為是解決能源和環境污染問題的最有效途徑之一。光催化技術通過充分利用取之不盡、用之不竭的太陽能，已廣泛應用于產氫(一種清潔、可持續的能源)和環境中有害污染物(特別是氮氧化物)的去除。光催化劑是光催化技術的核心，但目前許多光催化劑存在著光穩定性差、載流子復合快、電子轉移速率慢等固有缺陷。因此，尋找一種既能促進有害污染物的去除，又能促進光解水制氫的高效光催化劑顯得尤為重要。

金屬有機骨架(MOFs)是一類新興的晶體和多孔材料，具有由金屬離子(或金屬團簇)和有機連接體組裝的二維或三維結構。卟啉可以作為MOF的連接配體，卟啉類有機配體具有18π電子的四吡咯大環共軛結構，在可見光區域有優異的光吸收能力，能將MOFs的吸收光譜拓展至可見光區。同時，高價態的金屬離子或金屬團簇(特別是Zr(IV)金屬)往往能有效提高MOFs的物理和化學穩定性，因此已經報道了一系列Zr基卟啉MOFs(如PCN這一系列等)。然而，卟啉向Zr(IV)金屬簇合物的較低載流子轉移效率仍然阻礙了它們在光催化領域的應用。而且，如果不能進行質子還原獲得氫，通過LMCT途徑產生的光電子會逐漸聚集在MOFs的金屬簇節點中，進一步導致分離效率非常低。

因此，如何尋找一種更方便、更有效的方法制備MOFs光催化劑以提高其催化效果，是本領域技術人員研究的方向。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的主要目的在于提供一種Zr-MOF-s(Pt)(Zr/Ti)-R光催化劑的制備方法，該方法工藝簡單，環保安全，制備的Zr-MOF-s(Pt)(Zr/Ti)-R光催化劑催化活性高，并用于催化去除氮氧化物。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

第一方面：一種Zr-MOF-s(Pt)(Zr/Ti)-R光催化劑的制備方法，包括如下步驟：

A1)將Zr-MOF-s(Pt)(Zr/Ti)置于80-120℃真空干燥箱中干燥8-12h，得到Zr-MOF-s(Pt)(Zr/Ti)固體材料；

A2)將步驟A1)中的Zr-MOF-s(Pt)(Zr/Ti)固體材料在150-250℃的H₂氣氛中還原1-3h，得到Zr-MOF-s(Pt)(Zr/Ti)-R光催化劑。

進一步地，其中所述Zr-MOF-s(Pt)(Zr/Ti)通過如下制備方法獲得：

B1)將Cp₂TiCl₂和Zr-MOF-s(Pt)溶解在DMF溶液中，在100-150℃的溫度下反應60-80h，冷卻至室溫，得到混合溶液；