[发明专利]一种利用MOFs结构负载TiO2

说明书

本发明提供了一种MOFs结构负载TiO₂的光催化纺织网的制备方法。本发明涉及的光催化纺织网的制备方法提供三种方案：方案一，首先制备负载MOFs的纺织品，再将其浸渍在TiO₂溶液中并烘干；方案二，首先制备负载TiO₂的纺织品，再将其浸渍在MOFs溶液中并将其烘干；方案三，首先制备TiO₂与MOFs的混合溶液，再将其浸渍在混合溶液中并烘干。本发明制备的光催化剂采用MOFs有机骨架结构作为负载光催化剂的载体，利用其比表面积大的特性，防止TiO₂团聚同时也有助于抑制电子空穴复合，促进光生电子的分离，增强氧析出反应，显著提高光催化效率。所制备的光催化网可循环使用，克服了粉末状光催化剂难以回收的缺陷。

技术领域

本发明属于光催化领域，具体涉及一种利用MOFs结构负载TiO₂的光催化纺织网的制备方法。

背景技术

城市河道的水体污染因生活污水和未经处理的工业废水的直接排放日益严重。黑臭水体会释放出硫化氢、氨等有毒气体威胁着人体健康，同时，污水中的有机物分解时还会消耗水中大量的溶解氧，导致水体中的鱼类、水生生物因缺氧而死亡，破坏水体中的生态平衡。因此，污水净化成为研究重点。其中，基于光催化的污水净化方法得到广泛关注。光催化污水处理方法通常采用具有光催化功能的半导体材料光催化剂。当光催化剂受到日光照射时，其中内部低能量区的电子获得能量被激发、跃迁后，催化剂内产生光生电子和光生空穴，水分子和光生空穴反应生成羟基自由基，氧气和光生电子反应生成超氧阴离子。羟基自由基、超氧阴离子与光生空穴这三种活性氧化物质不但能将有机污染物降解为二氧化碳和水等小分子，达到污水净化的功效，而且有助于增加水体中溶解氧的含量。二氧化钛(TiO₂)材料因其无毒廉价、降解速率快、可循环利用等优点成为最广泛应用的光催化剂。

光催化剂在污水处理中的应用方式是将光催化剂粉末抛洒入污水中，使光催化剂溶解在污水中，并在太阳光照下发挥催化作用，然而，光催化剂常因为光照产生的电子空穴易复合、光催化剂发生团聚而降低催化效率。同时，这种向水体中抛洒光催化剂的方法会导致光催化剂难以回收，使净化后的水体中长期含有光催化剂。

针对以上问题，本发明提出了一种制备MOFs负载TiO₂的光催化纺织网的方法。其中，金属有机框架材料(MOFs)是一种由金属离子/簇和有机配体通过配位自组装形成的周期性网状骨架的多孔结构，具有比表面积大、种类和结构多样、孔隙率高、结构可调等特性。由于具有规律的周期性排列结构，丰富的活性中心，高比表面积和高孔隙率，MOFs表现出优异的催化氧析出活性。将光催化剂TiO₂负载于比表面积大的MOFs材料上，可解决光催化剂TiO₂易于团聚的问题，并有利于光生电子和空穴的分离和转移。有效抑制光生电荷的复合，增强氧析出活性，可以显著提高光催化效率。此外，制备MOFs负载TiO₂的光催化纺织网可重复使用，解决了粉末状光催化剂难以回收的问题。本发明提出的MOFs负载TiO₂的光催化纺织网不仅适用于污水净化，还能广泛应用于工业废气净化、土壤修复、太阳能制氢制氧等领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种MOFs负载TiO₂的光催化纺织网的制备方法，利用MOFs比表面积大的特点克服光催化剂中光生电子和空穴复合率高、催化剂团聚等问题，增强氧析出活性，显著提高光催化剂的催化效率。同时，将MOFs负载TiO₂的光催化剂通过浸渍构成的光催化纺织网解决了粉末状光催化剂难以回收的问题。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种MOFs负载TiO₂的光催化纺织网是由光催化剂TiO₂、金属有机骨架材料MOFs与纺织品通过复合制成的。

所述的MOFs负载TiO₂的光催化纺织网的制备方法，包括以下步骤：