CN116273192B - 一种光催化剂制备方法 - Google Patents
一种光催化剂制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116273192B CN116273192B CN202310327796.0A CN202310327796A CN116273192B CN 116273192 B CN116273192 B CN 116273192B CN 202310327796 A CN202310327796 A CN 202310327796A CN 116273192 B CN116273192 B CN 116273192B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- zirconium
- accumulation
- uio
- air
- toxic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000013096 zirconium-based metal-organic framework Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 claims abstract description 17
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 claims abstract description 14
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 claims abstract description 14
- 239000013110 organic ligand Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 13
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 claims description 13
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 13
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 12
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 9
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 8
- 150000003754 zirconium Chemical class 0.000 claims description 8
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000002950 deficient Effects 0.000 claims description 6
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 claims description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 6
- OERNJTNJEZOPIA-UHFFFAOYSA-N zirconium nitrate Chemical compound [Zr+4].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O OERNJTNJEZOPIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 4
- DUNKXUFBGCUVQW-UHFFFAOYSA-J zirconium tetrachloride Chemical compound Cl[Zr](Cl)(Cl)Cl DUNKXUFBGCUVQW-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 4
- ZFQCFWRSIBGRFL-UHFFFAOYSA-B 2-hydroxypropane-1,2,3-tricarboxylate;zirconium(4+) Chemical compound [Zr+4].[Zr+4].[Zr+4].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O.[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O.[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O.[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O ZFQCFWRSIBGRFL-UHFFFAOYSA-B 0.000 claims description 3
- HSSYVKMJJLDTKZ-UHFFFAOYSA-N 3-phenylphthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC(C=2C=CC=CC=2)=C1C(O)=O HSSYVKMJJLDTKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- VZJJZMXEQNFTLL-UHFFFAOYSA-N chloro hypochlorite;zirconium;octahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.O.[Zr].ClOCl VZJJZMXEQNFTLL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 3
- 238000009777 vacuum freeze-drying Methods 0.000 claims description 3
- GOJUJUVQIVIZAV-UHFFFAOYSA-N 2-amino-4,6-dichloropyrimidine-5-carbaldehyde Chemical group NC1=NC(Cl)=C(C=O)C(Cl)=N1 GOJUJUVQIVIZAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 abstract description 18
- 239000013208 UiO-67 Substances 0.000 abstract description 14
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 abstract description 11
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 abstract description 10
- 239000012621 metal-organic framework Substances 0.000 abstract description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,5-dimethylphenyl)-1,3-thiazol-2-amine Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C=2N=C(N)SC=2)=C1 MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 abstract 1
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 abstract 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 abstract 1
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910007926 ZrCl Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 2
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- OYPCNAORHLIPPO-UHFFFAOYSA-N 4-phenylcyclohexa-2,4-diene-1,1-dicarboxylic acid Chemical compound C1=CC(C(=O)O)(C(O)=O)CC=C1C1=CC=CC=C1 OYPCNAORHLIPPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000034486 Multi-organ failure Diseases 0.000 description 1
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 1
- 229910007932 ZrCl4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000003275 alpha amino acid group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 description 1
- 238000002211 ultraviolet spectrum Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
- B01J31/16—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing coordination complexes
- B01J31/22—Organic complexes
- B01J31/2204—Organic complexes the ligands containing oxygen or sulfur as complexing atoms
- B01J31/2208—Oxygen, e.g. acetylacetonates
- B01J31/2226—Anionic ligands, i.e. the overall ligand carries at least one formal negative charge
- B01J31/2243—At least one oxygen and one nitrogen atom present as complexing atoms in an at least bidentate or bridging ligand
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
- B01J31/16—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing coordination complexes
- B01J31/1691—Coordination polymers, e.g. metal-organic frameworks [MOF]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G83/00—Macromolecular compounds not provided for in groups C08G2/00 - C08G81/00
- C08G83/008—Supramolecular polymers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2531/00—Additional information regarding catalytic systems classified in B01J31/00
- B01J2531/40—Complexes comprising metals of Group IV (IVA or IVB) as the central metal
- B01J2531/48—Zirconium
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种光催化剂制备方法，涉及光催化技术领域，该光催化剂制备方法主要是锆基金属有机框架UiO‑67为基础材料合成响应可见光催化去除低浓度NO且抑制有毒副产物NO2(二氧化氮)积累的光催化材料，其理论基础是向金属有机框架材料中的金属位引入氧空位以及在有机配体中引入氨基基团，以此降低禁带宽度，增强光催化材料的光吸收能力、改善电子‑空穴对分离效果，抑制有毒副产物NO2积累，增强光催化去除空气中低浓度NO的能力。该材料具有良好的光催化性能，能够抑制有毒副产物NO2积累以及有效去除空气中低浓度NO。
Description
技术领域
本发明涉及光催化技术领域，具体涉及一种光催化剂制备方法。
背景技术
随着社会经济的快速发展，越来越多的环境问题也暴露出来，环境污染以及能源危机则是其中最为突出的问题。大气污染是环境污染的一个主要组成部分，大气污染物中的氮氧化物越来越为研究者所重视，在能源危机的背景下，开发一种环境友好型的氮氧化物治理方法已经迫在眉睫。以太阳光驱动的光催化技术正是能够同时兼顾清洁与环保的高级氧化技术。光催化剂是光催化技术的核心，虽然目前光催化剂种类繁多，但在不同程度上存在响应光范围小，光利用率低，载流子寿命短，电荷转移慢、有毒副产物积累量大等缺点。因此找到优质光催化剂是目前亟待解决的问题。
金属有机框架(MOFs)材料是近十年来新兴的一种孔状纳米材料。MOFs材料因其超高的比表面积、多孔性和易功能化等特点，引起了催化领域的广泛关注。UiO系列的出现为MOF材料的发展作出了突出贡献，但是原始的UiO-67在光催化方面的效果依旧不尽人意，主要存在可响应光范围较窄，禁带较宽，光生载流子易复合等缺点，而其构建的异质结等方法又存在有毒副产物NO2积累较严重等问题。因此，寻找一种更为便捷且行之有效的方法制备MOFs光催化剂来优化其性能则是目前急需解决的问题。
发明内容
针对以上现有技术的不足，本发明的目的就在于提供锆基金属有机框架光催化剂的制备方法与应用，该方法制备工艺简单，制备的锆基金属有机框架光催化剂催化活性高，可用于去除空气中低浓度NO以及抑制有毒副产物NO2的积累，本发明所采用的技术方案是：
一种光催化剂制备方法，该光催化剂制备方法，包括以下步骤：
S1：将一定量锆盐、一定体积DMF与少许酸混合搅拌；
S2：将一定量带氨基的有机配体与一定体积DMF混合搅拌；
S3：将S1和S2中得到的溶液混合均匀，放入反应釜中，在一定温度下反应一定时间；
S4：将得到的材料用DMF和无水乙醇分别洗涤离心，冷冻干燥，得到氨基修饰的缺陷锆基金属有机框架(D-UiO-67-mNH2)；
S5：将D-UiO-67-mNH2应用于空气中低浓度NO的去除。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述S1中使用的锆盐为柠檬酸锆、硝酸锆、氯化锆和八水合氧氯化锆。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述S1中使用的酸为盐酸、硫酸、硝酸、醋酸、甲酸。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述S2中有机配体为带1～8个氨基的联苯二甲酸。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述S1和S2中锆盐、DMF、带氨基的有机配体和酸所使用的量可依实验要求添加。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述S1和S2中溶液体积比为1-50。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述S3中反应温度为60-360℃；反应时间为5小时以上。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述S4中用DMF和无水乙醇分别纯化洗涤三次，经真空冷冻干燥后，制得带氨基的缺陷锆基金属有机框架(D-UiO-67-mNH2)。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述的D-UiO-67-mNH2作为光催化剂应用于空气中低浓度NO的去除同时抑制有毒副产物NO2的累积。
本发明技术方案的进一步改进在于：由权利要求1-8所述制备方法要求制备而成。
由于采用了上述技术方案，本发明相对现有技术来说，取得的技术进步是：
1、本发明提供一种光催化剂制备方法，通过改变有机配体和酸的类型，制备了氨基修饰且带缺陷的金属有机框架，由于氨基和缺陷的引入，降低了禁带宽度，且金属团簇与配体之间的载流子转移与分离效率大幅度提升，极大增强了光催化去除NO的性能。
2、本发明提供一种光催化剂制备方法，以酸为缺陷调节介质，能够调控锆基金属有机框架材料的表面缺陷，形成更多活性点位，更易与NO接触，强化光催化去除NO的能力。
3、本发明提供一种光催化剂制备方法，在强化光催化去除NO的同时，抑制了副产物NO2的累积。
附图说明
图1为本发明的UiO-67(锆基金属有机框架)、D-UiO-67-NH2(带一个氨基的缺陷锆基金属有机框架)与D-UiO-67-2(NH2)(带两个氨基的缺陷锆基金属有机框架)的XRD图像；
图2为本发明的UiO-67的SEM图；
图3为本发明的D-UiO-67-NH2的SEM图；
图4为本发明的D-UiO-67-2(NH2)的SEM图；
图5为本发明的UiO-67、D-UiO-67-NH2与D-UiO-67-2(NH2)的紫外光谱图；
图6为本发明的UiO-67、D-UiO-67-NH2与D-UiO-67-2(NH2)的EIS图像；
图7为本发明的UiO-67、D-UiO-67-NH2与D-UiO-67-2(NH2)的光催化NO氧化性能图；
图8为本发明的UiO-67、D-UiO-67-NH2与D-UiO-67-2(NH2)的NO2副产物累积图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：
实施例1
如图1-8所示，本发明提供了一种光催化剂制备方法，该光催化剂制备方法，包括以下步骤：S1：将一定量锆盐、一定体积DMF与少许酸混合搅拌；S2：将一定量带氨基的有机配体与一定体积DMF混合搅拌；S3：将S1和S2中得到的溶液混合均匀，放入反应釜中，在一定温度下反应一定时间；S4：将得到的材料用DMF和无水乙醇分别洗涤离心，冷冻干燥，得到氨基修饰的缺陷锆基金属有机框架(D-UiO-67-mNH2)；S5：将D-UiO-67-mNH2应用于空气中低浓度NO的去除。
其中S1中使用的锆盐为柠檬酸锆、硝酸锆、氯化锆和八水合氧氯化锆；其中S1中使用的酸为盐酸、硫酸、硝酸、醋酸、甲酸；其中S2中有机配体为带1～8个氨基的联苯二甲酸；其中S1和S2中锆盐、DMF、带氨基的有机配体和酸所使用的量可依实验要求添加；其中S1和S2中溶液体积比为1-50；其中S3中反应温度为60-360℃；反应时间为5小时以上；其中S4中用DMF和无水乙醇分别纯化洗涤三次，经真空冷冻干燥后，制得带氨基的缺陷锆基金属有机框架(D-UiO-67-mNH2)；其中的D-UiO-67-mNH2作为光催化剂应用于空气中低浓度NO的去除同时抑制有毒副产物NO2的累积；由上述其中制备方法要求制备而成。
通过改变有机配体和酸的类型，制备了氨基修饰且带缺陷的金属有机框架，由于氨基和缺陷的引入，降低了禁带宽度，且金属团簇与配体之间的载流子转移与分离效率大幅度提升，极大增强了光催化去除NO的性能；以酸为缺陷调节介质，能够调控锆基金属有机框架材料的表面缺陷，形成更多活性点位，更易与NO接触，强化光催化去除NO的能力；在强化光催化去除NO的同时，抑制了副产物NO2的累积。
实施例2
如图1-8所示，在实施例1的基础上，该锆基金属有机框架UiO-67的制备方法，包括如下步骤：
A1将167.5mg ZrCl4与12.5mL DMF以及1.25mL HCl混合搅拌；
A2将225mg 4,4-联苯二甲酸与12.5mL DMF混合搅拌；
A3将A1和A2中得到的溶液混合均匀，放入反应釜中，在80℃下反应24h；
A4将得到的材料用DMF和无水乙醇分别洗涤离心，冷冻干燥，得到锆基金属有机框架UiO-67。
实施例3
如图1-8所示，在实施例1的基础上，该锆基金属有机框架D-UiO-67-NH2的制备，包括以下步骤：
B1将167.5mg ZrCl4与12.5mL DMF以及1.25mL HCl混合搅拌；
B2将239mg 3-NH2-1,1-联苯-4,4二羧酸与12.5mL DMF混合搅拌；
B3将B1和B2中得到的溶液混合均匀，放入反应釜中，在80℃下反应24h；
B4将得到的材料用DMF和无水乙醇分别洗涤离心，冷冻干燥，得到带氨基的锆基金属有机框架D-UiO-67-NH2。
实施例4
如图1-8所示，在实施例1的基础上，该锆基金属有机框架D-UiO-67-2(NH2)的制备，包括以下步骤：
C1将167.5mg ZrCl4与12.5mL DMF以及1.25mL HCl混合搅拌；
C2将239mg 3,3-NH2-1,1-联苯-4,4二羧酸与12.5mL DMF混合搅拌；
C3将C1和C2中得到的溶液混合均匀，放入反应釜中，在80℃下反应24h；
C4将得到的材料用DMF和无水乙醇分别洗涤离心，冷冻干燥，得到带氨基的锆基金属有机框架D-UiO-67-2(NH2)。
综上，如图1-8所示，一.理化性质测定：
本申请对实施例2得到的锆基金属有机框架UiO-67、实施例3得到的带氨基的锆基金属有机框架D-UiO-67-NH2、实施例4得到的带氨基的锆基金属有机框架D-UiO-67-2(NH2)进行测试，其中，UiO-67、D-UiO-67-NH2与D-UiO-67-2(NH2)的XRD图像如图1所示，SEM图像如图2-4所示，TEM图像如图5所示，紫外光谱图如图6所示，EIS图像如图7所示；从图1-图7可以看出D-UiO-67-2(NH2)形貌结构，且与原始UiO-67基本一致，同时可响应光范围得到增加，相应的，随着氨基的引入，材料的阻抗也随之减小，更有利于载流子运输；由此可见，引入氨基的D-UiO-67-2(NH2)的结构稳定性良好，且增加了相应光的范围。
二.光催化NO去除性能测定：
将实施例2、实施例3和实施例4中制备的UiO-67、D-UiO-67-NH2与D-UiO-67-2(NH2)分别称取0.1g样品放入到两个直径为12cm的玻璃皿中，加入30mL无水乙醇超声分散，在60℃下干燥后冷却至室温，再进行光催化NO去除实验；将浓度约为500ppb的NO通入反应器内(模拟空气采用标准NO、饱和水蒸气和高纯度空气进行配气，通过流量计调控空气流速为2.4L/min，模拟的NO浓度约为500ppb，相对湿度为30～80％。)，通过美国热电NOX分析仪(Thermo Scientific 42i-TL)测定反应器出口处污染物浓度；待反应器内NOX吸附脱附平衡后，打开光源，NOX分析仪每隔1min进行采样检测并记录；用以下公式计算NO的去除率(η)
η(％)＝(1-C/C0)*％
其中，C和C0分别是出口与进口的NO浓度。
如图7所示，实施例2中的UiO-67对NO几乎没有去除能力，实施例2中的D-UiO-67-NH2对NO的去除率可达到22.5％，实施例3中的D-UiO-67-2(NH2)对NO的最佳去除率可达到51.9％。由此可知，氨基基团的引入，增强了锆基金属有机框架光催化氧化NO的能力；引入的基团数目越多，增强越明显。
如图8所示，实施例2中的UiO-67几乎不产生NO2，实施例3中的D-UiO-67-NH2产生的·NO2为15ppb，实施例4中的D-UiO-67-2(NH2)产生的·NO2为5ppb；由此可见，氨基基团的引入，提升了锆基金属有机框架光催化氧化NO的能力，同时产生了NO2，引入两个基团的锆基金属有机框架提升了光催化NO的能力，同时抑制NO2的产生。
上文一般性的对本发明做了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之做一些修改或改进，这对于技术领域的一般技术人员是显而易见的。因此，在不脱离本发明思想精神的修改或改进，均在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种光催化剂在空气中低浓度NO的去除同时抑制有毒副产物NO2累积的应用，其特征在于：该光催化剂制备方法，包括以下步骤：
S1：将一定量锆盐、一定体积DMF与少许酸混合搅拌；
S2：将一定量带氨基的有机配体与一定体积DMF混合搅拌；其中S2中有机配体为带2个氨基的联苯二甲酸；
S3：将S1和S2中得到的溶液混合均匀，放入反应釜中，在一定温度下反应一定时间；
S4：将得到的材料用DMF和无水乙醇分别洗涤离心，冷冻干燥，得到氨基修饰的缺陷锆基金属有机框架D-UiO-67-2NH2。
2.根据权利要求1所述的一种光催化剂在空气中低浓度NO的去除同时抑制有毒副产物NO2累积的应用，其特征在于：所述S1中使用的锆盐为柠檬酸锆、硝酸锆、氯化锆和八水合氧氯化锆。
3.根据权利要求1所述的一种光催化剂在空气中低浓度NO的去除同时抑制有毒副产物NO2累积的应用，其特征在于：所述S1中使用的酸为盐酸、硫酸、硝酸。
4.根据权利要求1所述的一种光催化剂在空气中低浓度NO的去除同时抑制有毒副产物NO2累积的应用，其特征在于：所述S1和S2中溶液体积比为1-50。
5.根据权利要求1所述的一种光催化剂在空气中低浓度NO的去除同时抑制有毒副产物NO2累积的应用，其特征在于：所述S3中反应温度为60-360℃；反应时间为5小时以上。
6.根据权利要求1所述的一种光催化剂在空气中低浓度NO的去除同时抑制有毒副产物NO2累积的应用，其特征在于：所述S4中用DMF和无水乙醇分别纯化洗涤三次，经真空冷冻干燥后，制得带氨基的缺陷锆基金属有机框架D-UiO-67-2NH2。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310327796.0A CN116273192B (zh) | 2023-03-30 | 2023-03-30 | 一种光催化剂制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310327796.0A CN116273192B (zh) | 2023-03-30 | 2023-03-30 | 一种光催化剂制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116273192A CN116273192A (zh) | 2023-06-23 |
| CN116273192B true CN116273192B (zh) | 2024-04-19 |
Family
ID=86834183
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310327796.0A Active CN116273192B (zh) | 2023-03-30 | 2023-03-30 | 一种光催化剂制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116273192B (zh) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11300155A (ja) * | 1998-04-21 | 1999-11-02 | Hidenori Tsuji | 排気ガス中の窒素酸化物の湿式分解洗浄方法 |
| CN109851802A (zh) * | 2017-11-30 | 2019-06-07 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种具有均匀连续包覆的核鞘结构的二氧化钛-金属有机骨架阵列及其制备方法和用途 |
| CN113019458A (zh) * | 2021-03-22 | 2021-06-25 | 上海师范大学 | 一种UV-Vis-NIR宽光谱响应的功能化MOF催化剂的制备方法及其应用 |
| CN113289688A (zh) * | 2021-06-02 | 2021-08-24 | 贵州师范大学 | 一种微波辅助法合成氨基功能化锆基MOFs纳米片及其制备方法 |
| CN113559936A (zh) * | 2021-07-30 | 2021-10-29 | 陕西科技大学 | 一种缺陷型UiO-66光催化材料及其制备方法和应用 |
| CN114284468A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-04-05 | 吉林大学 | 一种MOF@rGO气凝胶固态锂空气电池正极及制备方法 |
| CN114588947A (zh) * | 2022-03-10 | 2022-06-07 | 招商局重庆交通科研设计院有限公司 | 一种Zr-MOF-s（Pt）（Zr/Ti）-R光催化剂的制备方法和应用 |
| CN114733573A (zh) * | 2022-03-05 | 2022-07-12 | 重庆工商大学 | 一种钛酸铋@nh2-mil-125光催化剂制备及应用 |
| CN115746328A (zh) * | 2022-12-30 | 2023-03-07 | 中国矿业大学 | 一种同源壳核结构双金属UiO-66-NH2材料的制备方法及其应用 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004054048A1 (de) * | 2004-11-05 | 2006-05-11 | Basf Ag | Beschichtungsmassen |
-
2023
- 2023-03-30 CN CN202310327796.0A patent/CN116273192B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11300155A (ja) * | 1998-04-21 | 1999-11-02 | Hidenori Tsuji | 排気ガス中の窒素酸化物の湿式分解洗浄方法 |
| CN109851802A (zh) * | 2017-11-30 | 2019-06-07 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种具有均匀连续包覆的核鞘结构的二氧化钛-金属有机骨架阵列及其制备方法和用途 |
| CN113019458A (zh) * | 2021-03-22 | 2021-06-25 | 上海师范大学 | 一种UV-Vis-NIR宽光谱响应的功能化MOF催化剂的制备方法及其应用 |
| CN113289688A (zh) * | 2021-06-02 | 2021-08-24 | 贵州师范大学 | 一种微波辅助法合成氨基功能化锆基MOFs纳米片及其制备方法 |
| CN113559936A (zh) * | 2021-07-30 | 2021-10-29 | 陕西科技大学 | 一种缺陷型UiO-66光催化材料及其制备方法和应用 |
| CN114284468A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-04-05 | 吉林大学 | 一种MOF@rGO气凝胶固态锂空气电池正极及制备方法 |
| CN114733573A (zh) * | 2022-03-05 | 2022-07-12 | 重庆工商大学 | 一种钛酸铋@nh2-mil-125光催化剂制备及应用 |
| CN114588947A (zh) * | 2022-03-10 | 2022-06-07 | 招商局重庆交通科研设计院有限公司 | 一种Zr-MOF-s（Pt）（Zr/Ti）-R光催化剂的制备方法和应用 |
| CN115746328A (zh) * | 2022-12-30 | 2023-03-07 | 中国矿业大学 | 一种同源壳核结构双金属UiO-66-NH2材料的制备方法及其应用 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| Enhanced Adsorption of p-Arsanilic Acid from Water by Amine Modified UiO-67 as Examined Using Extended X-ray Absorption Fine Structure, X-ray Photoelectron Spectroscopy, and Density Functional Theory Calculations;Chen Tian et al.;《Environ. Sci. Technol.》;20180131;第52卷;第3466-3475页 * |
| NH2-UiO-66(Zr)有机官能团后修饰及其光催化还原CO2的性能研究;吴结宇;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》;20210115(第1期);全文 * |
| The dual capture of AsV and AsIII by UiO-66 and analogues;Cornelius O. Audu et al.;《Chemical Science》;20160616;第7卷;Electronic Supplementary Material文件第S5页 * |
| Zr-MOF用于光催化氧化去除NOx 研究;梁瑞;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》;20200715(第7期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116273192A (zh) | 2023-06-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107952429B (zh) | 用于甲苯催化氧化的纳米催化剂、制备方法及其应用 | |
| JP2020507445A (ja) | ホルムアルデヒド浄化に用いられている遷移金属と窒素を共ドープした炭素複合材料及びその調製方法 | |
| CN107824177A (zh) | 一种以Ce‑MOF为铈前驱体的CeO2/TiO2低温SCR催化剂的制备方法 | |
| CN107362807A (zh) | 一种Mn/Co基低温SCO催化剂及其制备方法 | |
| CN103816918A (zh) | 一种弱晶化纳米氧化锰基吸附/催化剂及其制备方法 | |
| CN111097422B (zh) | 一种除甲醛的催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN114618589B (zh) | 一种基于铁基有机骨架的臭氧降解催化剂制备方法与应用 | |
| CN110575848B (zh) | 一种用于催化臭氧氧化挥发性有机物的催化剂的制备方法 | |
| CN113275034B (zh) | 一种用于VOCs消除的多级孔分子筛催化剂及其制备方法 | |
| CN110787790B (zh) | 海胆状金属氧化物多孔光催化材料及其制备方法和应用 | |
| CN110773153B (zh) | 一种担载型锰基中低温脱硝催化剂、制备方法及其应用 | |
| CN113318787B (zh) | 金属基底上原位生长mof的催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN113000046A (zh) | 一种用于氮氧化物和挥发性有机物协同净化的改性锰基莫来石型催化剂、其制备方法和应用 | |
| CN109107586A (zh) | 一种氧化铝负载钌和四氧化三钴的催化剂及其制备方法 | |
| Yin et al. | Enhanced charge transfer and photocatalytic carbon dioxide reduction of copper sulphide@ cerium dioxide pn heterojunction hollow cubes | |
| CN116273192B (zh) | 一种光催化剂制备方法 | |
| CN111659455B (zh) | 一种Co-CDs@NM光催化剂的制备方法及应用 | |
| CN100337726C (zh) | 净化废气用催化剂及其生产方法 | |
| CN111389465A (zh) | 一种MOF@TiO2@PDVB光催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN114522691B (zh) | 一种用于有机硫催化水解的复合金属氧化物的制备方法 | |
| CN113398968B (zh) | 一种MOF衍生的TiO2/多孔g-C3N4复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN115746328A (zh) | 一种同源壳核结构双金属UiO-66-NH2材料的制备方法及其应用 | |
| CN115007139A (zh) | 富含氧空位的锰基VOCs催化燃烧催化剂及其制备方法 | |
| CN113769786A (zh) | 脱硝催化剂及其制备方法以及烟气脱硝方法 | |
| CN111111644A (zh) | 一种二氧化钛负载氧化铈脱硝催化剂的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |