[发明专利]一种金属有机骨架负载TiO2复合型催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种金属有机骨架负载TiO₂复合型催化剂及其制备方法。该方法的具体步骤如下：室温条件下，首先利用过渡金属离子、2,5‑二(4‑吡啶基)‑3,4‑偶氮‑2,4‑己二烯(4‑bpdh)和5‑羟基间苯二酸(HIA)制得ZnMOF的微米小球；然后将TiO₂纳米颗粒均匀地负载在ZnMOF微米球表面上，经过水热活化，得到金属有机骨架负载TiO₂复合型催化剂。本发明的制备方法简单，原料易得，制得的复合型催化剂比工业用二氧化钛P25催化降解亚甲基蓝的降解率高出20％，应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及一种金属有机骨架负载TiO₂复合型催化剂及其制备方法，属于催化剂技术领域。

背景技术

金属有机骨架(MOFs)具有新颖而多变的拓扑结构、多孔性、较大的比表面积等特点，故而在吸附分离、催化等方面具有较好的应用前景。近几年来，研究工作者利用金属有机骨架(UIO-66等)作为载体，负载贵金属催化剂Au、Pd、Rh等，为催化技术提供了新的研究方向。含N配体是合成金属有机骨架材料的极为重要的一类配体，其特点是N原子具有很强的配位能力，并且含N杂环类配体有多个配位点，能与金属离子配位，可合成结构稳定的多维配合物。羧酸类配体的羧基具有独特的电子结构可以形成独特的拓扑结构和有趣的性质。因此，构筑金属有机骨架材料时，可以充分利用这两种配体的配位方式和结构特点，得到具有独特性能的金属有机骨架材料。纳米TiO₂光催化剂是近二十年来发展起来的一种新型材料，应用时往往需要将TiO₂负载到适合的载体上，可解决水处理后的分离回收和重复使用问题。目前经常被用来作为TiO₂光催化剂的载体主要有玻璃、陶瓷、石英沙、沸石、活性炭、活性炭纤维等，使用金属有机骨架作为TiO₂载体的报道并不多。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种金属有机骨架负载TiO₂复合型催化剂及其制备方法。本发明制备方法简单，制备得到的一种高效的催化降解有机染料的新型复合催化剂。

本发明可以通过以下技术方案来实现。

本发明提供一种金属有机骨架负载TiO₂复合型催化剂的制备方法，该催化剂以尺寸在5～8μm之间的金属有机骨架ZnMOF微米小球为载体，载体上负载纳米颗粒TiO₂；其具体步骤如下：

(1)将5-羟基间苯二甲酸HIA溶解到去离子水中，再加入NaOH，搅拌使其充分反应后，再加入硝酸锌，搅拌后过滤得溶液A；

(2)将溶液A滴加到2,5-二(4-吡啶基)-3,4-偶氮-2,4-己二烯4-bpdh的甲醇溶液中，滴加完毕后，继续搅拌反应；反应结束后，真空抽滤、干燥得到ZnMOF微米小球；

(3)将ZnMOF分散于约无水乙醇中，在搅拌下向其中滴入钛酸四丁酯；加完后，向其中加入去离子水继续搅拌10-30min，使钛酸四丁酯水解；

(4)将步骤(3)中所得溶液转移到水热釜中发生水热反应，水热反应结束后，真空抽滤，洗涤、干燥即得金属有机骨架负载TiO₂复合型催化剂。

本发明中，硝酸锌、HIA、NaOH与4-bpdh的摩尔比为2:(0.8-1.2):(0.8-1.2):(0.8-1.2)。

本发明中，步骤(1)中，5-羟基间苯二甲酸HIA和去离子水的投料比为1:1～1:3mmol/ml。

本发明中，步骤(2)中，2,5-二(4-吡啶基)-3,4-偶氮-2,4-己二烯4-bpdh的甲醇溶液的浓度为1:1～1:3mmol/ml；继续搅拌反应时间为0.5～6h。