[发明专利]一种缺陷型UiO-66光催化材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种缺陷型UiO‑66光催化材料及其制备方法和应用，属于光催化材料制备领域。所述制备方法通过在制备锆基金属有框架材料时，通过添加单羧酸晶体调节剂进行结构调控，实现得到缺陷型UiO‑66光催化材料；其操作包括：将制备锆基金属有框架材料的前驱体溶液与单羧酸晶体调剂混合均匀后，进行溶剂热反应，溶剂热反应结束后经纯化、干燥，制得缺陷型UiO‑66光催化材料。本发明通过工艺简单的制备过程，有效提高了传统UiO‑66光催化剂的光催化性能。所制得的缺陷型UiO‑66光催化材料有效地提高了材料的比表面积和孔径以及光生电子的迁移效率，相较于单晶UiO‑66光催化剂的光催化性能明显提高。

技术领域

本发明属于光催化材料制备领域，涉及一种缺陷型UiO-66光催化材料及其制备方法和应用。

背景技术

工业的快速发展导致重金属污染日益严重，尤其是六价铬Cr(VI)的污染，其广泛存在于电镀、印染、制革等工业生产过程中的废水中。Cr(VI)具有致癌性和致突变性，排放到环境中会对人体和环境造成极大破坏。因此，如何高效低成本的从废水中除去或还原六价铬是人们研究的课题之一。

目前对于Cr(VI)的处理技术包括离子交换法、膜分离技术、化学沉淀法等，但存在能耗高，二次污染严重等缺陷。光催化技术可以利用光生电子的还原能力，将高毒性的六价铬Cr(VI)还原为低毒性的三价铬Cr(III)，能耗低且无二次污染，被认为是最有前途的处理技术之一。

金属有机框架材料(MOFs)是由无机金属离子/团簇与有机配体通过配位键自组装而成的一种多孔框架材料，理论上可以对其进行合理的结构设计，被认为是目前极具应用前景的光催化材料之一。但是就光催化而言，目前报道的大多数MOFs材料通常在催化过程中被用作载体材料，而关于它们自身催化性能的研究却很少报道。主要是因为用于光催化还原的稳定MOFs材料大都由含锆氧簇、铝氧簇等金属团簇与羧酸配体配位构成，导致高度晶化的MOFs缺少催化活性位点，光生电子(e^-)-空穴(h⁺)对的复合率高，极大地限制了其进一步应用。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种缺陷型UiO-66光催化材料及其制备方法和应用，通过工艺简单的制备过程，有效提高了传统UiO-66光催化剂的光催化性能。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种缺陷型UiO-66光催化材料的制备方法，在制备锆基金属有框架材料时，通过添加单羧酸晶体调节剂进行结构调控，实现得到缺陷型UiO-66光催化材料；其操作包括：将制备锆基金属有框架材料的前驱体溶液与单羧酸晶体调剂混合均匀后，进行溶剂热反应，溶剂热反应结束后经纯化、干燥，制得缺陷型UiO-66光催化材料。

优选地，前驱体溶液的制备操作为：将金属锆盐与有机配体均匀分散于溶剂中得到的混合溶液，即为前驱体溶液。

进一步优选地，其中，金属锆盐为四氯化锆、硝酸锆、氯氧化锆中的一种或几种；其中，有机配体为氨基对苯二甲酸、2-磺酸对苯二甲酸、2-羟基对苯二甲酸中的一种或几种。

进一步优选地，单羧酸晶体调节剂、金属锆盐和有机配体的反应投料比为0.5～2mL：1mmol：0.5～2mmol。

优选地，单羧酸晶体调节剂为三氟乙酸、苯甲酸、二茂铁单甲酸中的一种或几种。

优选地，溶剂热反应的温度为100～180℃，反应时间为12～36h。

优选地，纯化操作为将所得溶剂热反应产物置于甲醇或乙醇中浸泡，浸泡处理时间为12～24h，浸泡温度为室温。

本发明公开了采用上述制备方法制得的一种缺陷型UiO-66光催化材料。

本发明公开了上述一种缺陷型UiO-66光催化材料作为光催化剂的应用。