[发明专利]一种光催化材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开一种光催化材料及其制备方法与应用，其中，方法包括步骤：将ZIF‑67晶体分散在Tris‑HCl溶液中，并加入多巴胺混合，在所述ZIF‑67晶体表面生成聚多巴胺，制得ZIF‑67@PDA颗粒；将所述ZIF‑67@PDA颗粒分散在有机醇和氨的混合溶液中，并加入钛酸四丁酯混合，在所述ZIF‑67@PDA颗粒表面生成二氧化钛，制得反应产物；将所述反应产物分散在有机醇和水的混合溶液中，并在惰性气氛中进行水热反应，制得H‑ZIF‑67@PDA@TiO₂颗粒。本发明制备的光催化材料既有较高的光催化效率，而且还能够抑制失活，其对染料具有较佳的降解效果。

技术领域

本发明涉及光催化材料技术领域，特别涉及一种光催化材料及其制备方法与应用。

背景技术

伴随着日以经济和社会的发展，污染问题也逐渐引起人们的关注。各种染料由于其毒性和致癌作用已成为对人类环境的重大威胁。在目前的情况下，水污染是一个严重的问题，因为大量的有机和无机污染物直接或间接地从食品、化妆品、纺织品和塑料等各种现代制造工业材料中排放。现有技术建立了几种去除这些污染物的方法，例如吸附/解吸，光催化，降解，生物处理等。其中，光催化是将有机染料和其他环境污染物分解为二氧化碳，水和其他无害副产物的方法。该方法的关键原理是生成活性物种，例如超氧自由基(·O₂^-)，这是通过CB上的光生电子(e^-)与表面氧和羟基自由基(·OH)反应来实现的。

金属有机骨架(MOF)是由金属离子和有机配体合成的结晶多孔络合物，由于其独特的几何结构，高比表面积，出色的化学稳定性而被广泛用于药物输送，气体存储，吸附分离和催化降解。以及丰富的活性位点。近年来，MOFs具有良好的设计能力和后期修饰，在环境恢复方面取得了重大突破，为有机物的降解提供了良好的平台，并取得了长足的进步。不仅如此，基于MOF的材料可以提供大面积和更多的活性位点来附着有机分子。同时，MOF内部独特的中空结构通过光的连续反射增加了光的吸收和停留时间，产生了更多的活性物质(·O₂^-和·OH)并提高了光催化效率。

作为一种众所周知的半导体材料，二氧化钛因其独特的高光化学活性，良好的安全性，无毒性，化学惰性和低成本而被证明是基础研究和实际应用中最有前途的材料。但是，由于单一的二氧化钛具有较宽的能带隙(3.2eV)，太阳能利用率低(4％)，因此存在一些局限性，只能通过紫外光激发。另一个限制是光生电子-空穴对的高复合率，即使在紫外线照射下，光活性也很低。

因此，现有技术迫切需要找到一种不仅能提高光催化效率而且还能抑制失活的光催化剂。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种不仅能提高光催化效率而且还能抑制失活的光催化材料及其制备方法与应用。

本发明的技术方案如下：

一种光催化材料的制备方法，其中，包括步骤：

将2-甲基唑醇溶液与Co(NO₃)₂·6H₂O醇溶液混合，反应生成ZIF-67晶体；

将所述ZIF-67晶体分散在Tris-HCl溶液中，并加入多巴胺混合，在所述ZIF-67晶体表面生成聚多巴胺，制得ZIF-67@PDA颗粒；

将所述ZIF-67@PDA颗粒分散在有机醇和氨的混合溶液中，并加入钛酸四丁酯混合，制得反应产物；

将所述反应产物分散在有机醇和水的混合溶液中，并在惰性气氛中进行水热反应，在所述ZIF-67@PDA颗粒表面生成二氧化钛，制得H-ZIF-67@PDA@TiO₂颗粒。