[发明专利]一种用于光催化净化空气的MOF催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于光催化净化空气的MOF催化剂的制备方法，包括如下步骤：(a)微波辐射法制备MOF‑5载体；(b)将AgNO₃溶解到乙二醇中，再在溶液中加入纳米TiO₂粉末进行混合，搅拌使其混合均匀得到前驱体溶液；(c)将步骤(a)制得的MOF‑5载体均匀地分散在DMF中，然后加入到步骤(b)制得的前驱体溶液中反应1‑3h，接着紫外光照射10‑20min，得到的沉淀物用DMF洗涤多次并离心分离，再将沉淀物在冷冻干燥机中干燥1‑3天，最后将干燥后的沉淀物研磨后过20‑40目筛得到所需的催化剂。采用本方法制备的催化剂的使用寿命可长达三年。

技术领域

本发明涉及一种催化剂的制备方法，特别是涉及一种应用于光催化降解挥发性有机污染物的催化剂的制备方法。

背景技术

挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds，VOCs)由于排放量大、毒性高，是环境空气污染的主要污染物之一，已被世界各国列为优先控制污染物。根据世界卫生组织(WHO)的定义，挥发性有机化合物是指沸点介于50～260℃之间、室温下饱和蒸汽压超过133.32Pa，常温下以气体形式存在于空气中的一类有机化合物，包含烷烃类、烯烃类、卤代烃类、芳香烃类、酯类、醛类等。VOCs会刺激人的呼吸系统、中枢神经系统、黏膜系统，造成慢性或急性中毒，甚至诱发癌症。VOCs也是城市光化学烟雾的前驱物，可能形成毒性更大的二次污染物。扩散到平流层的卤代烃类VOCs还会破坏臭氧层，形成臭氧空洞。因此，如何高效无污染地去除成为了当今研究的热点。

光催化氧化技术是一种新兴的颇有发展前途的技术，其主要是利用具有光催化功能的材料(实际应用中以纳米TiO₂为代表)，使其在光的照射下，与空气中的O₂和H₂O一起发生反应，使得TiO₂表面产生强氧化性的超氧阴离子自由基和羟基自由基，把空气中的各种有害物、异味、微生物等氧化分解成无污染的CO₂和H₂O，从而达到空气净化的效果。目前广泛使用的光催化材料在常温常压下能高效地降解空气中的有机污染物，稳定性好，催化效率高，是一种较为理想的光催化剂。但是目前市场上纳米产品主要是纳米粉体分散体系，这些体系由于使用了各种高分子的有机分散稳定剂对其进行表面改性，大都稳定性较差且光催化性能大幅度下降。

金属有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks，MOFs)是近20年快速发展起来的一类新型多孔材料。由于具有大的孔容及高比表面积、永久的孔结构和易于进行后修饰的特点，可以用于合成功能性的异相催化剂。在材料的孔道中修饰有机官能团和贵金属纳米粒子等，都可以制备不同功能化的异相催化材料，这类材料在催化、气体储存与分离及环境有害气体吸附等方面的应用得到了广泛研究。MOF材料在环境领域的应用主要集中于其吸附性能，将其作为催化剂的使用还很少见到。因此制备MOF催化材料依然是一种挑战。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于光催化净化空气的MOF催化剂的制备方法，本方法制备的催化剂，具有MOF材料的高比面积和永久的孔结构，同时提高了光催化的净化效率，且使用寿命长。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种用于光催化净化空气的MOF催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(a)微波辐射法制备MOF-5载体：

(1)将Zn(NO₃)₂·9H₂O和H₂BDC(对苯二甲酸)分别溶解于去离子水中，然后将两者混合得到混合溶液，所述的Zn(NO₃)₂·9H₂O和H₂BDC在混合溶液中的摩尔比为(1-2):1；