[发明专利]PANI/NH2

说明书

本发明公开了一种PANI/NH₂‑MIL‑101(Fe)复合材料及其制备方法和应用。所述复合材料由多孔结构的PANI于水热条件下负载至NH₂‑MIL‑101(Fe)晶体上得到；与单组分的PANI和NH₂‑MIL‑101(Fe)相比，复合材料的光吸收能力显著增强，且由于PANI与NH₂‑MIL‑101(Fe)之间形成配位键，使得光生电子‑空穴复合率有效降低，显著提高了光催化活性。该复合材料制备工艺简单、成本低、催化活性高且稳定性好，具有应用前景。

技术领域

本发明涉及光催化技术领域，具体涉及一种由PANI和NH₂-MIL-101(Fe)配位复合形成的复合光催化剂，及其制备方法和在光催化降解污染物和光催化分解水制氢中的应用。

背景技术

光催化技术能够应用于水污染治理、分解水制氢或二氧化碳还原、有机合成等领域，然而常见的半导体催化剂如TiO₂、Bi₂O₃、MoS₂和CdS等，存在光生电子和空穴容易复合、光催化活性位点不足、光吸收低等问题，极大地限制了其应用。因此，探索一种具有不错光吸收能力且光催化活性良好的材料是一项具有重要意义的工作。

与常见的氧化物半导体、硫化物半导体、铋基半导体相比，聚苯胺PANI作为一种新型聚合物半导体，具有较窄的带隙(≤3eV)、较强的吸光能力和较高的电导率，但同时也存在结构单一、活性位点不足、光生电子-空穴复合效率快等缺点。而NH₂-MIL-101(Fe)作为目前研究较多的金属有机骨架材料(MOFs)之一，单独存在时光催化能力相对较弱，但其特殊的配位点结构和较大的比表面积有望用于改善PANI的不足。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于通过NH₂-MIL-101(Fe)与PANI结合，改善PANI材料催化活性低的问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案具体如下：

一种PANI/NH₂-MIL-101(Fe)复合材料，所述PANI为多孔PANI，所述PANI与NH₂-MIL-101(Fe)通过配位键连接，所述PANI与NH₂-MIL-101(Fe)的质量比为1∶1～2。

本发明还提供了制备上述PANI/NH₂-MIL-101(Fe)复合材料的方法，具体为：将多孔PANI与2-氨基对苯二甲酸、FeCl₃·6H₂O加入到DMF中，进行水热反应，对反应所得沉淀物洗涤干燥即得。

进一步地，在上述技术方案中，所述2-氨基对苯二甲酸与FeCl₃·6H₂O的摩尔比为1:1.8～2.2；多孔PANI的添加量影响复合材料中PANI与NH₂-MIL-101(Fe)的相对含量，反应前，多孔PANI与2-氨基对苯二甲酸的质量比为1.5～5∶1。

进一步地，在上述技术方案中，所述水热反应的过程为：于110～120℃下保温时间为10～14h，然后以8～12℃/h的降温速率降至室温。

进一步地，在上述技术方案中，所述多孔PANI的制备包括以下步骤：

1).将苯胺单体和对苯二胺溶于盐酸溶液中，并加入SiO₂纳米球，得到混合液A；将过硫酸铵加入盐酸溶液中得到混合液B；将混合液B与混合液A混合中在冰浴条件下反应，所得沉淀洗涤干燥后即为SiO₂@PANI；

2).SiO₂@PANI置于NaOH溶液中，转入高压釜密封反应，所得产物洗涤干燥后即为多孔PANI。