[发明专利]Cu（II）-NH2

说明书

本发明提供了一种制备Cu(II)‑NH₂‑MIL‑125/TiO₂纳米棒复合材料的方法。首先在含钛酸四丁酯的稀盐酸溶液中水热生长TiO₂纳米棒结构，然后将纳米棒置于2‑氨基对苯二甲酸、钛酸四丁酯、N,N‑二甲基甲酰胺和甲醇溶液中，在中性条件下经加热、清洗、干燥得到NH₂‑MIL‑125/TiO₂复合结构。最后通过对NH₂‑MIL‑125进行Cu(II)离子掺杂后功能化，得到Cu(II)‑NH₂‑MIL‑125/TiO₂纳米棒复合材料。本发明通过在TiO₂半导体表面生长NH₂‑MIL‑125扩展了光吸收范围，并且两者形成的异质结能够有效提高载流子传输能力。进行Cu(II)掺杂的简单的后功能化法，可改善载流子传输路径，降低传质阻力。本发明所述复合材料可应用于光催化和光电催化领域，实现对太阳能的吸收和转化效率的提高。

技术领域

本发明属于光催化纳米材料技术领域，涉及一种Cu(II)-NH₂-MIL-125/TiO₂二元复合材料的制备方法。

背景技术

工业革命之后，由于化石能源持续性的大量消耗，能源短缺及环境污染等问题日益严重，亟需我们革新能源结构，开发并利用清洁可再生能源。光催化剂能够将丰富的太阳能转换为人类可利用的化学能，因而受到研究者的关注。其中，TiO₂以无毒无害、廉价易得、性能稳定等综合优势被广泛研究，但是材料本身“光生电子-空穴对易复合”和“仅对紫外光响应”这两个缺点严重限制了其发展。金属有机框架材料(MOFs)是一类由有机配体和金属离子通过自组装形成具有周期性结构的材料，具有比表面积大、结构与功能可调控性强、不饱和配位数量多等优点，且有较高的催化活性。为了提高光催化剂对太阳能的利用效率，可将TiO₂作为基底构建MOFs/TiO₂复合光催化剂。目前MOFs/TiO₂复合材料大多是采用混合制备法并应用于多相体系中，TiO₂与MOFs的结合方式多为电子传输能力有限的静电力或范德华力。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种将Cu(II)-NH₂-MIL-125原位生长于TiO₂基底上的复合催化材料的制备方法。本发明所述的复合催化材料可应用于光电体系中，光催化剂及光催化产物更方便分离、收集。

本发明采用以下技术方案：

步骤1、将导电玻璃倾斜置于盛有钛酸四丁酯、盐酸与水混合液的聚四氟乙烯反应釜中，加热170–190℃，时长180–300min，即制得TiO₂纳米棒，经500–600℃条件煅烧1–3h使得材料结晶化。

步骤2、将20–30mL的N，N-二甲基甲酰胺和2–5ml甲醇混合后，室温下搅拌10-20min，得到有机溶剂A。将2-氨基对苯二甲酸与钛酸四丁酯缓慢加至有机溶剂A，搅拌20–30min得到混合均匀的深褐色溶液B，再将溶液B转移至聚四氟乙烯反应釜中。将步骤2制备好的TiO₂纳米棒倾斜浸没于聚四氟乙烯反应釜中，加热反应20-30h。反应结束后冷却至室温，产物依次用N，N-二甲基甲酰胺清洗3–5次，甲醇清洗3–5次后，放入干燥箱真空干燥，得到NH₂-MIL-125/TiO₂纳米棒复合材料。

步骤3、将一水合乙酸铜溶解于无水乙醇中，将制备好的NH₂-MIL-125/TiO₂纳米棒复合材料浸没于溶液中。反应结束后用无水乙醇清洗3–5次，最终制得Cu(II)离子掺杂NH₂-MIL-125/TiO₂纳米棒复合材料。

优选地，所述步骤1中，钛酸四丁酯、盐酸和水的比例为2：(55-65)：(55-65)，优选为1:30:30。