CN110841622A - 一种基于MOF模板可控制备In2O3@ZnO纳米异质节光催化材料的方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于MOF模板可控制备In2O3@ZnO纳米异质节光催化材料的方法，属于催化剂研发和制备技术领域。以In‑MOF@Zn‑ZIF为模板，通过高温热解构筑了具有优异光催化还原二氧化碳性能的镂空棒状结构，In2O3@ZnO异质节光催化剂。制备的衍生物催化剂保持了前驱体In‑MOF原有的骨架结构特征，呈六棱柱棒状结构，氧化铟表面负载有叶子状锌氧化物，且存在空腔，有丰富的孔道，有利于反应底物与产物的扩散，用于催化还原二氧化碳生成碳燃料。
Description
技术领域
本发明属于催化剂研发和制备技术领域，具体涉及金属-有机骨架材料(Metalorganic frameworks,MOFs)及其衍生物的制备方法，特征是基于MOFs模板构筑镂空棒状的金属氧化物异质节光催化剂。
背景技术
随着社会的发展，能源危机和环境污染仍是当今世界面临的两大难题，严重阻碍了人类社会的可持续发展。石油、煤、天然气等不可再生化石燃料具有高能量密度，是人类生产、生活的主要的常规能源。随着全球能源消耗量的快速增长，化石燃料等不可再生、能源日益枯竭，与此同时造成了CO2等温室气体的过量排放，对环境产生了严重影响。这迫切促使人们开发新型清洁能源，并减少大气中CO2含量。在开发新型清洁能源领域中，太阳能的利用被推到了科学与技术前沿研究领域，在太阳能利用的各种方案中，CO2光还原正受到越来越多的关注，通过光催化作用不仅实现了太阳光能量转化为化学能，而且降低了温室气体浓度。在研究光催化材料方面，已经能够通过能带调控、复合材料构筑等，实现光催化过程的宽光谱响应，在基础原理方面，利用能带调控、异质结构等提升了光催化过程中载流子的利用效率。但是，半导体异质节催化剂的能带结构调节与合成方法依然面临着许多挑战，因此，如何开发结构新颖的异质节光催化剂并改善其光催化性能成为人们亟待解决的重要问题之一。
金属-有机骨架化合物(Metal organic frameworks,MOFs)是一种新型多孔功能材料，它是由金属节点(金属离子或簇)与有机配体通过自组装形成的多孔网状骨架结构材料。由于其结构上常具有孔隙率高、比表面积大且孔尺寸与性质可调等特点，MOFs在吸附分离、气体储存、药物缓释和催化等领域具有潜在的应用价值。近年来，MOFs已经成为制备纳米材料的自我牺牲模板和前驱体。与传统催化剂相比，MOFs衍生的功能材料具有可调的形貌和丰富孔结构及与其它杂原子和金属/金属氧化物易功能化的优点，已受到科研工作者的广泛关注。尽管如此，关于对MOFs衍生物催化剂的基础理论认识和光催化强化研究方面依旧存在许多问题，例如MOFs衍生物结构组成单一、光吸收利用率较低和光催化性能难以提升。因此，如何获得电子空穴分离能力强、光吸收范围宽、稳定性好且具有实际应用潜力的MOFs衍生物光催化剂依然面临诸多挑战。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种以MOFs为模板，构筑具有优异光催化还原二氧化碳性能的具有结构的镂空纳米棒，氧化铟/氧化锌(In2O3@ZnO)异质节光催化材料的方法。
一种基于MOFs模板可控制备In2O3@ZnO纳米异质节光催化材料，其特征在于，镂空棒状的氧化铟外部负载一层树叶状的氧化锌。
通过水热法反应制备棒状的In-MOF，进而负载Zn-ZIF，高温热解，最终构筑得到。
本发明的镂空棒状多级结构光催化剂的制备方法主要分为三步：第一步是通过简单的水热反应制备In-MOF纳米棒，第二步是在In-MOF上原位生成负载Zn-ZIF，得到In-MOF@Zn-ZIF模板，第三步是高温热解，构筑镂空纳米棒In2O3@ZnO。
本发明上述光催化材料的合成方法，主要包括以下步骤：
(1)In-MOF的制备：将铟盐溶液和对苯二甲酸溶解在N,N-二甲基甲酰胺中，通过搅拌后，将混合液转移到反应容器中，反应条件90～150℃，恒温0.5～12小时，冷却至室温离心，洗涤，干燥；
(2)In-MOF@Zn-ZIF的制备：将In-MOF与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶于甲醇中，室温搅拌0.5～24h，过滤分离出固体样品；向固体样品中加入一定量的锌盐水溶液浸泡0.5～12h，然后再加入2-甲基咪唑水溶液，形成混合溶液，搅拌0.5-12h；产品离心，洗涤，干燥；
(3)镂空结构纳米棒In2O3@ZnO的制备：以1～15℃ min-1升温速率升温到400～900℃煅烧0.5～4小时。
步骤(1)中，对苯二甲酸与铟盐的摩尔比为5:1～1:1，优选为2:1，对苯二甲酸浓度0.01mol L-1～0.1mol L-1。
步骤(2)中，In-MOF与PVP的质量比10:1～1:10，优选为1:1，PVP在甲醇中的浓度为1～10mg ml-1；锌盐与2-甲基咪唑的摩尔比为1:1～1:10，优选1:8，2-甲基咪唑在混合溶液中的浓度为0.1mol L-1～0.5mol L-1；In-MOF与2-甲基咪唑的质量比为1:1～1:20，优选3:10。
步骤(3)中，煅烧温度400～900℃，煅烧时间0.5～4小时，升温速率为1～15℃min-1。
本发明的In2O3@ZnO异质节光催化材料作用于催化还原二氧化碳生成碳燃料，碳燃料包括一氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯。具体的反应为：称取催化剂先采用水进行表面润湿，再采用三乙胺进行表面润湿，以氙灯作为光催化实验的光源，以二氧化碳为反应气进行固化催化反应，先在黑暗条件下平衡一小时然后进行光照，生成碳燃料。
本发明以In-MOF@Zn-ZIF为模板，通过高温热解构筑了具有优异光催化还原二氧化碳性能的镂空棒状结构，In2O3@ZnO异质节光催化剂。制备的衍生物催化剂保持了前驱体In-MOF原有的骨架结构特征，呈六棱柱棒状结构，氧化铟表面负载有叶子状氧化锌，且存在空腔，有丰富的孔道，有利于反应底物与产物的扩散，而且双金属氧化物的协同效应及构成的异质结，使得活性位点充分暴露，提高了太阳光的利用率，加速了光生电荷与空穴的分离，因此具有优异的光催化活性。本发明制备方法简单，易于实施，产率高，易于批量生产。
附图说明
图1为本发明实例1中In2O3@ZnO光催化剂的X射线粉末衍射图。
图2为本发明实例1中In2O3@ZnO光催化剂的扫描透射电镜形貌图。
图3为本发明实例1中In2O3@ZnO光催化剂的光催化性能图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
实施例1
第一步：称取200mg硝酸铟和200mg对苯二甲酸溶解在120ml N,N-二甲基甲酰胺中。超声并获得均相溶液后，转移至圆底烧瓶中，在120℃条件下恒温0.5h。冷却至室温离心，洗涤，干燥。
第二步：取40mg In-MOF和40mg PVP溶于5ml乙醇溶液中，搅拌2h。离心收集样品，向样品中加入4ml(0.05mol L-1)硝酸锌六水合物溶液浸泡2h，再加入4ml(0.4mol L-1)2-甲基咪唑溶液，室温搅拌1h。产品经离心收集，用乙醇洗涤数次。最后，产物在60℃真空干燥箱干燥24小时。
第三步：以5℃ min-1的升温速率的升温至500℃煅烧1小时，得镂空棒状结构In2O3@ZnO。
第四步：称取催化剂20毫克，0.05毫升水，0.06毫升三乙胺，以300W氙灯作为光催化实验的光源，以二氧化碳为反应气氛，先在黑暗条件下平衡一小时，反应压力0.1MPa，然后进行光照，每隔一段时间取样，用气相色谱分析结果。
实施例2
第一步：称取360mg硝酸铟和360mg对苯二甲酸溶解在120ml N,N-二甲基甲酰胺中。超声并获得均相溶液后，转移至圆底烧瓶中，在100℃条件下恒温4h。冷却至室温离心离心，洗涤，干燥。
第二步：取40mg In-MOF和20mg PVP溶于5ml乙醇溶液中，搅拌0.5h。离心收集样品，向样品中加入2ml(0.05mol L-1)硝酸锌六水合物溶液浸泡2h，再加入2ml(0.3mol L-1)2-甲基咪唑溶液，室温搅拌5h。产品经离心收集，用乙醇洗涤数次。最后，产物在60℃真空干燥箱干燥24小时。
第三步：以10℃ min-1的升温速率的升温至600℃煅烧1小时，得镂空棒状结构In2O3@ZnO。
第四步：称取催化剂30毫克，0.05毫升水，0.05毫升三乙胺，以150W氙灯作为光催化实验的光源，以二氧化碳为反应气，先在黑暗条件下平衡一小时,反应压力0.2MPa，然后进行光照，每隔一段时间取样，用气相色谱分析结果。
上述实施例所得的材料的测试结果相同，具体见下述：
(1)材料形貌表征：
图1为In2O3@ZnO的X射线粉末衍射图；图2为In2O3@ZnO的扫描电子显微镜形貌图。
(2)材料催化性能表征：
图3为In2O3@ZnO光催化剂在光照条件下(光照辐射强度为150mW/cm2)反应6h，二氧化碳还原成碳燃料的性能图。
上述内容为本发明的较佳实例而已，但本发明不应局限于该实例所公开内容。所以凡不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。
Claims (8)
1.一种氧化铟-氧化锌(In2O3@ZnO)纳米异质节光催化材料，其特征在于，镂空棒状的氧化铟外部负载一层树叶状的氧化锌。
2.制备权利要求1所述的氧化铟-氧化锌(In2O3@ZnO)纳米异质节光催化材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)In-MOF的制备：将铟盐溶液和对苯二甲酸溶解在N,N-二甲基甲酰胺中，通过搅拌后，将混合液转移到反应容器中，反应条件90～150℃，恒温0.5～12小时，冷却至室温离心，洗涤，干燥；
(2)In-MOF@Zn-ZIF的制备：将In-MOF与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶于甲醇中，室温搅拌0.5～24h，过滤分离出固体样品；向固体样品中加入一定量的锌盐水溶液浸泡0.5～12h，然后再加入2-甲基咪唑水溶液，形成混合溶液，搅拌0.5-12h；产品离心，洗涤，干燥；
(3)镂空结构纳米棒In2O3@ZnO的制备：以1～15℃min-1升温速率升温到400～900℃煅烧0.5～4小时。
3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，对苯二甲酸与铟盐的摩尔比为5:1～1:1，优选为2:1，对苯二甲酸浓度0.01mol L-1～0.1mol L-1。
4.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，In-MOF与PVP的质量比10:1～1:10，优选为1:1，PVP在甲醇中的浓度为1～10mg ml-1。
5.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，锌盐与2-甲基咪唑的摩尔比为5:1～1:1，优选3:1，2-甲基咪唑在混合溶液中的浓度为0.1mmol L-1～5mmol L-1。
6.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，In-MOF与2-甲基咪唑的质量比为1:1～1:20，优选3:10。
7.氧化铟-氧化锌(In2O3@ZnO)纳米异质节光催化材料的应用，用于催化还原二氧化碳生成碳燃料，碳燃料包括一氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯。
8.权利要求7所述的应用，具体的反应为：称取催化剂先采用水进行表面润湿，再采用三乙胺进行表面润湿，以氙灯作为光催化实验的光源，以二氧化碳为反应气进行固化催化反应，先在黑暗条件下平衡一小时然后进行光照，生成碳燃料。
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Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112588300A (zh) * | 2020-12-16 | 2021-04-02 | 江苏大学 | 一种基于晶格畸变的异质结光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN112844392A (zh) * | 2021-01-20 | 2021-05-28 | 江苏师范大学 | 一种构筑氧化铟微米棒外延生长氧化铜纳米片光催化剂的方法 |
| CN112899722A (zh) * | 2021-01-27 | 2021-06-04 | 同济大学 | 一种金属有机框架衍生In/ZnO@C空心纳米笼电催化材料及其制备和应用 |
| CN113385193A (zh) * | 2021-04-28 | 2021-09-14 | 宁波工程学院 | 一种CdZnS超细纳米颗粒负载的In2O3梭形纳米棒复合材料及其制备方法和应用 |
| CN113774408A (zh) * | 2021-09-23 | 2021-12-10 | 中国矿业大学 | 一种通过外磁场强化二氧化碳电还原生成一氧化碳的方法 |
| CN113813948A (zh) * | 2021-08-20 | 2021-12-21 | 常州大学 | Co@In2O3/C复合光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN114345383A (zh) * | 2022-01-07 | 2022-04-15 | 同济大学 | 一种氧化铟/磷化铟空心六棱柱p-n结异质结构光催化剂及其制备和应用 |
| CN114471520A (zh) * | 2022-02-14 | 2022-05-13 | 成都流体动力创新中心 | 一种zif-8基多孔碳材料及其制备方法和应用 |
| CN115121241A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-09-30 | 河北工业大学 | 氧化铟与钛酸镧异质结光催化剂及其制备方法 |
| CN115501892A (zh) * | 2022-10-11 | 2022-12-23 | 哈尔滨理工大学 | 管状In2O3/CdSe复合光催化材料及其制备方法 |
| CN115532321A (zh) * | 2022-11-03 | 2022-12-30 | 北京工业大学 | 一种基于金属有机框架材料的高效能多通道复合光催化剂及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101485977A (zh) * | 2009-02-26 | 2009-07-22 | 山东大学 | 氧化锌/氧化铟纳米异质结光催化材料及其制备方法 |
| CN103706350A (zh) * | 2014-01-06 | 2014-04-09 | 齐鲁工业大学 | 一种In2O3/ZnO异质结构纳米管及其制备方法与应用 |
| CN107362789A (zh) * | 2016-05-11 | 2017-11-21 | 武汉理工大学 | 一种多孔碳改性的ZnO光催化材料及其制备方法 |
-
2019
- 2019-11-19 CN CN201911136414.6A patent/CN110841622B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101485977A (zh) * | 2009-02-26 | 2009-07-22 | 山东大学 | 氧化锌/氧化铟纳米异质结光催化材料及其制备方法 |
| CN103706350A (zh) * | 2014-01-06 | 2014-04-09 | 齐鲁工业大学 | 一种In2O3/ZnO异质结构纳米管及其制备方法与应用 |
| CN107362789A (zh) * | 2016-05-11 | 2017-11-21 | 武汉理工大学 | 一种多孔碳改性的ZnO光催化材料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| DONGZHI ZHANG ET AL.: ""Ozone gas sensing properties of metal-organic frameworks-derived In2O3 hollow microtubes decorated with ZnO nanoparticles"", 《SENSORS & ACTUATORS: B. CHEMICAL》 * |
| 赵琛等: ""基于MOFs模板构筑金属掺杂氧化铟高效光催化还原CO的研究"", 《中国化学会2019年中西部地区无机化学化工学术研讨会会议论文集》 * |
| 陈良伟: ""氧化锌复合材料的制备及应用"", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库（硕士）工程科技Ⅰ辑》 * |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112588300A (zh) * | 2020-12-16 | 2021-04-02 | 江苏大学 | 一种基于晶格畸变的异质结光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN112844392A (zh) * | 2021-01-20 | 2021-05-28 | 江苏师范大学 | 一种构筑氧化铟微米棒外延生长氧化铜纳米片光催化剂的方法 |
| CN112899722B (zh) * | 2021-01-27 | 2022-02-18 | 同济大学 | 一种金属有机框架衍生In/ZnO@C空心纳米笼电催化材料及其制备和应用 |
| CN112899722A (zh) * | 2021-01-27 | 2021-06-04 | 同济大学 | 一种金属有机框架衍生In/ZnO@C空心纳米笼电催化材料及其制备和应用 |
| CN113385193A (zh) * | 2021-04-28 | 2021-09-14 | 宁波工程学院 | 一种CdZnS超细纳米颗粒负载的In2O3梭形纳米棒复合材料及其制备方法和应用 |
| CN113813948A (zh) * | 2021-08-20 | 2021-12-21 | 常州大学 | Co@In2O3/C复合光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN113774408A (zh) * | 2021-09-23 | 2021-12-10 | 中国矿业大学 | 一种通过外磁场强化二氧化碳电还原生成一氧化碳的方法 |
| CN115121241A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-09-30 | 河北工业大学 | 氧化铟与钛酸镧异质结光催化剂及其制备方法 |
| CN115121241B (zh) * | 2021-10-29 | 2023-07-21 | 河北工业大学 | 氧化铟与钛酸镧异质结光催化剂及其制备方法 |
| CN114345383A (zh) * | 2022-01-07 | 2022-04-15 | 同济大学 | 一种氧化铟/磷化铟空心六棱柱p-n结异质结构光催化剂及其制备和应用 |
| CN114471520A (zh) * | 2022-02-14 | 2022-05-13 | 成都流体动力创新中心 | 一种zif-8基多孔碳材料及其制备方法和应用 |
| CN115501892A (zh) * | 2022-10-11 | 2022-12-23 | 哈尔滨理工大学 | 管状In2O3/CdSe复合光催化材料及其制备方法 |
| CN115501892B (zh) * | 2022-10-11 | 2023-11-21 | 哈尔滨理工大学 | 管状In2O3/CdSe复合光催化材料及其制备方法 |
| CN115532321A (zh) * | 2022-11-03 | 2022-12-30 | 北京工业大学 | 一种基于金属有机框架材料的高效能多通道复合光催化剂及其制备方法 |
| CN115532321B (zh) * | 2022-11-03 | 2023-09-05 | 北京工业大学 | 一种基于金属有机框架材料的高效能多通道复合光催化剂及其制备方法 |
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