[发明专利]UiO-66@二氧化钛复合光催化剂及制备方法与应用

说明书

本发明属于光催化降解技术领域，涉及UiO‑66@二氧化钛复合光催化剂及制备方法与应用。在惰性气氛下，将UiO‑66程序升温至200~400℃进行热处理；将热处理后的UiO‑66与钛酸四丁酯加入至有机溶剂中混合均匀，再加入水，然后采用溶剂热法在120~220℃条件下进行处理，即得；其中，热处理后的UiO‑66与钛酸四丁酯的添加比例为5~100:0.1~5，mg：mL。本发明将UiO‑66与TiOsubgt;2/subgt;相结合构建异质复合材料，可以抑制光生电子‑空穴复合速率，促进电荷分离，改善材料的能带结构，有助于增强材料对可见光的光吸收能力以及光稳定性，从而提高材料的光催化降解能力。

技术领域

本发明属于光催化降解技术领域，涉及UiO-66@二氧化钛复合光催化剂及制备方法与应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

UiO-66具有大比表面积、优异的结构可调性、丰富的孔道结构等优点，被广泛用于光电催化、光降解、吸附及分离。然而，纯UiO-66(Zr)中的光生电子-空穴分离效率较低、复合率高，光催化性能较差。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供UiO-66@二氧化钛复合光催化剂及制备方法与应用，本发明将UiO-66与TiO₂相结合构建异质复合材料，可以抑制光生电子-空穴复合速率，促进电荷分离，改善材料的能带结构，有助于增强材料对可见光的光吸收能力以及光稳定性，从而提高材料的光催化降解能力。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一方面，一种UiO-66@二氧化钛复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

在惰性气氛下，将UiO-66程序升温至200~400 ℃进行热处理；

将热处理后的UiO-66与钛酸四丁酯加入至有机溶剂中混合均匀，再加入水，然后采用溶剂热法在120~220 ℃条件下进行处理，即得；

其中，热处理后的UiO-66与钛酸四丁酯的添加比例为5~100:0.1~5，mg：mL。

另一方面，一种UiO-66@二氧化钛复合光催化剂，由上述制备方法获得。

为了改善UiO-66的光催化活性，本发明采用TiO₂对其进行复合。UiO-66是一种金属有机框架结构材料，可以采用直接混合的方式进行复合，也可以采用在UiO-66表面原位生长TiO₂的方式进行复合。然而，研究表明，采用上述方法与UiO-66进行复合后，光催化降解四环素的性能没有明显增加。本发明经过进一步研究意外地发现，当UiO-66先程序升温至200~400 ℃进行热处理，然后采用在其表面原位生长TiO₂的方式进行复合，获得的光催化剂的光催化降解四环素的性能有明显提升。

第三方面，一种上述UiO-66@二氧化钛复合光催化剂在光催化降解四环素中的应用。

第四方面，一种光催化处理水或废水中四环素的方法，向待处理的含有四环素的水或废水中添加上述UiO-66@二氧化钛复合光催化剂，进行光照处理。

本发明的有益效果为：

1、本发明通过先对UiO-66进行热处理，实现在其表面制备TiO₂，构建了异质结复合结构，改善UiO-66的能带结构，增强电荷分离效率，从而使得UiO-66-250@TiO₂光催化剂具有高效光催化降解的性能。

2、经过实验表明，相比UiO-66，本发明制备的UiO-66@二氧化钛复合光催化剂的光催化降解四环素的降解率能够从47.3 %提升至99.8 %，光催化降解率得到显著提升。