[发明专利]一种处理六价铬废水的锆基MOF可见光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种处理含六价铬废水的锆基MOF可见光催化剂及其制备方法。本发明通过将四价锆盐、1，3，5‑苯三甲酸加入到N，N‑二甲基甲酰胺与甲酸的混合溶液中，超声溶解后进行水热反应制得锆基MOF可见光催化剂。本发明还提供了上述可见光催化剂在处理含六价铬废水中的应用。本发明方法简单易行，原料易得，成本低，得到的新型MOF光催化剂对水中六价铬的还原具有较高的可见光催化活性。在模拟太阳光作用下，所述催化剂可高效还原六价铬，具有效率高，成本低等特点，可广泛用于多种含铬废水处理中。

技术领域

本发明属于光催化剂材料技术及污水处理技术领域，涉及一种处理六价铬废水的锆基MOF光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着社会的飞速发展，含Cr(VI)的化合物已广泛用于工业生产，例如电镀，印刷，抛光和颜料着色。暴露于环境中的含六价铬化合物通过降雨和废水排放进入天然水，对人类和其他生物造成持续而严重的危害。与其他重金属离子相比，Cr主要以两种氧化态存在：Cr(VI)和Cr(III)。众所周知，六价铬由于对人体有严重毒性，因此被认为具有致癌性。相反，Cr(III)大多无毒，被视为必需的微量元素。迄今为止，已经研究尝试了多种解决该问题的方法，比如化学，微生物和光还原。其中，由于光催化技术能耗低、效率高且无二次污染，因此被广泛认为是一种有效的方法。然而，现有的光催化剂材料由于可见光催化效率低，不能达到工业化实际应用的要求。因此，设计开发高效、低成本的可见光催化剂具有重要的研究意义。

金属有机骨架(MOF)是一种新型的，基于聚合物的，具有高比表面积的多孔材料，已被尝试应用于不同领域，诸如二氧化碳吸附，甲烷存储，离子感测和催化等，并引起关注。同时由于金属有机骨架(MOF)是一类多孔晶体固体材料，能将活性金属原子高度分散在有序无机框架中，是一种非常有前途的功能材料。同时，该类材料的无机晶格框架可为金属原子提供合适配位，而其多孔结构则有利于化学反应产物的分离。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种处理六价铬废水的锆基MOF可见光催化剂(Pt-MBT可见光催化剂)及其制备方法，具体以MBT为载体，负载Pt²⁺，所制备的锆基MOF可见光催化剂具有较高的可见光催化活性且成本低，可用于废水中六价铬的处理；目前尚无使用MBT光催化剂处理水环境中的六价铬的报道。

本发明提供了一种锆基MOF可见光催化剂，所述锆基MOF可见光催化剂，是以Zr₆为金属节点，1，3，5-苯三甲酸为有机配体，并用EDTA替换掉金属节点处的羧酸盐配体形成的立方体结构，具有高比表面积、优异的化学稳定性、可降解，无污染等特点，且成本低，制备过程绿色简单。所述锆基MOF可见光催化剂按重量份数包括以下组分制成：氧氯化锆粉末0.97～1.0g、1，3，5-苯三甲酸粉末2.1～2.4g、N，N-二甲基甲酰40～45mL、甲酸40～45mL。

本发明还提供了一种锆基MOF可见光催化剂的制备方法，所述制备方法具体包括以下步骤：

步骤(1)：以1，3，5-苯三甲酸(H₃BTC)和氧氯化锆(ZrOCl₂·8H₂O)纳米颗粒为原料，以N，N-二甲基甲酰胺/甲酸的混合溶液为溶剂，反应获得白色MOF-808样品；

步骤(2)：以步骤(1)制备获得的MOF-808样品和乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA₂Na)纳米颗粒为原料，以水为溶剂，反应获得白色MOF-808-EDTA(MBT)样品，即MBT样品；

步骤(3)：将硝酸铂(Pt(NO₃)₂)溶液添加到步骤(2)中所得的MBT样品中，搅拌反应获得pt²⁺-MBT样品；

步骤(4)：将步骤(3)中所得的pt²⁺-MBT样品分散在蒸馏水中并添加抗坏血酸(AA)，然后搅拌，得到锆基MOF可见光催化剂。