[發(fā)明專利]一種具有受阻Lewis酸堿對(duì)結(jié)構(gòu)的復(fù)合光催化材料及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210732882.5
• 申請(qǐng)日: 2022-06-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114950567B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁若雯;王詩(shī)惠;顏桂煬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧德師范學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): B01J31/22
• 分類(lèi)號(hào): B01J31/22;B01J35/10;B01J37/08;C02F1/30;C08G83/00;C02F101/22
• 代理公司: 福州科揚(yáng)專利事務(wù)所(普通合伙) 35001
• 代理人: 郭夢(mèng)羽

本發(fā)明公開(kāi)了一種具有受阻Lewis酸堿對(duì)結(jié)構(gòu)的復(fù)合光催化材料及其應(yīng)用，MIL?125(Ti)?NH₂通過(guò)溶劑熱法合成，將鈦酸四丁酯和2?氨基對(duì)苯二甲酸溶于N，N?二甲基甲酰胺(DMF)與甲醇的混合溶液中(體積比為9：1)，經(jīng)過(guò)150℃反應(yīng)，分離洗滌后真空干燥獲得MIL?125(Ti)?NH₂樣品；將不同質(zhì)量的PDI加入至MIL?125(Ti)?NH₂水溶液中，通過(guò)氨化反應(yīng)，得到受阻Lewis酸堿對(duì)PDI@MIL?125(Ti)?NH₂復(fù)合光催化劑。此光催化劑具有多空結(jié)構(gòu)和多活性位點(diǎn)，具有良好的光催化活性，首次將受阻Lewis酸堿對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)用在MOFs結(jié)構(gòu)中，具有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于催化劑設(shè)計(jì)制備和液相含氮化物脫除領(lǐng)域，具體涉及一種具有受阻Lewis酸堿對(duì)結(jié)構(gòu)的復(fù)合光催化材料及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

水質(zhì)變差極大地影響了人類(lèi)生計(jì)以及人類(lèi)生活福祉，水環(huán)境復(fù)雜且多變，有各種污染因素，比如細(xì)菌感染、染料污染、硝酸鹽、重金屬等等。金黃色葡萄球菌是最常見(jiàn)的病原體之一，容易引發(fā)傳染病。它可以引起，肺部的化膿性的病變，還可以引起淺析性的這種多臟器的損傷，比如關(guān)節(jié)炎，或者化膿性心內(nèi)膜炎。另外，六價(jià)鉻(Cr(VI))作為水環(huán)境一種普遍存在的重金屬離子，已經(jīng)成為一種工業(yè)生產(chǎn)中代謝出的主要環(huán)境污染物質(zhì)，它的排放主要是來(lái)源于印染、電鍍、皮革鞣制等行業(yè)。含Cr(VI)廢水對(duì)環(huán)境和人類(lèi)危害不可小覷，其不僅對(duì)生態(tài)系統(tǒng)有著持久的危害性，并且易在食物鏈中蓄積，若長(zhǎng)期接觸對(duì)人體有致癌危險(xiǎn)。目前，用于處理廢水的方法主要有：物理吸附法、沉淀法、離子交換法、光催化還原方法等。在眾多處理方法中，光催化技術(shù)作為一種能實(shí)現(xiàn)利用太陽(yáng)能，綠色且高效。然而常規(guī)的以TiO₂為代表的光催化劑在反應(yīng)過(guò)程中存在太陽(yáng)能利用率低和量子效率低等問(wèn)題，嚴(yán)重制約了光催化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。

金屬-有機(jī)骨架材料(MOFs)作為一類(lèi)具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的微孔-介孔的雜化材料，具有比表面積大、孔隙率高、結(jié)構(gòu)豐富多樣并且靈活可調(diào)等特點(diǎn)，具有潛在的實(shí)際應(yīng)用前景。在眾多的MOFs光催化劑中，MIL-125(Ti)-NH₂存在大量的Ti-O簇可被可見(jiàn)光直接激發(fā)，且Ti-O團(tuán)簇是有吸引力的二級(jí)結(jié)構(gòu)單元，通過(guò)充當(dāng)TiO₂納米粒子的類(lèi)似物，可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和光催化性能。除此之外，MIL-125(Ti)-NH₂具有多種不同的性能，常用于催化和光催化反應(yīng)中。且其不飽和的金屬中心是一種天然的Lewis酸，氨基官能團(tuán)具備分子連接器的功能，因此我們通過(guò)橋聯(lián)第二組分PDI，構(gòu)筑受阻Lewis酸堿對(duì)結(jié)構(gòu)，MIL-125(Ti)-NH₂作為L(zhǎng)ewis酸位點(diǎn)，PDI作為L(zhǎng)ewis堿位點(diǎn)，配體的大空阻阻礙酸堿位點(diǎn)的中和反應(yīng)，總而構(gòu)筑出了具有受阻Lewis酸堿對(duì)結(jié)構(gòu)的PDI@MIL-125(Ti)-NH₂復(fù)合光催化材料，電子向作為L(zhǎng)ewis酸的MIL-125(Ti)-NH₂轉(zhuǎn)移，空穴向PDI轉(zhuǎn)移，優(yōu)化電子空穴分離路徑，并將得到的復(fù)合物用于處理復(fù)雜的水環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種具有受阻Lewis酸堿對(duì)結(jié)構(gòu)的復(fù)合光催化材料，此復(fù)合光催化劑具有良好的多孔結(jié)構(gòu)、活性位點(diǎn)多、光催化性能好，能夠有效實(shí)現(xiàn)水污染中金黃色葡萄球菌的消滅以及重金屬六價(jià)鉻的還原。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明公開(kāi)了一種具有受阻Lewis酸堿對(duì)結(jié)構(gòu)的復(fù)合光催化材料，包括金屬有機(jī)框架材料MIL-125(Ti)-NH₂以及負(fù)載于所述金屬有機(jī)框架材料上的PDI。

進(jìn)一步的，一種具有受阻Lewis酸堿對(duì)結(jié)構(gòu)的復(fù)合光催化材料，由以下方法制得：

S1、鈦酸四丁酯與2-氨基對(duì)苯二甲酸溶解于N，N-二甲基甲酰胺中與甲醇形成混合物，其中，所述N，N-二甲基甲酰胺在混合物中體積含量為90～92％，所述2-氨基對(duì)苯二甲酸的摩爾含量與所述鈦酸四丁酯的摩爾含量為3：1；