[发明专利]一种碳桥接原子分散的Pt在MOF衍生的ZnO/C催化剂的制备及其应用

说明书

本发明公开了一种碳桥接原子分散的Pt在MOF衍生的ZnO/C催化剂的制备及其应用，涉及光催化剂合成技术领域。本方法过程简单，易于操作，所制备的Pt‑ZnO/C光催化剂在降解NO中具有很高的光催化性能，为ZnO催化剂的广泛应用提供了技术保障。采用化学浸渍法在MOF衍生的ZnO/C上负载原子分散的Pt催化剂。本方法得到的Pt‑ZnO/C催化剂，方法简单，易于操作。并且ZnO/C载体进行C掺杂可以缩小催化剂的带隙，有利于光生电子‑空穴对的分离。此外，C与Pt的相互作用也有助于Pt‑ZnO/C催化剂的稳定，因此Pt‑ZnO/C催化剂具有较好的光催化活性。

技术领域

本发明涉及光催化剂合成技术领域，具体涉及一种碳桥接原子分散的Pt在MOF衍生的ZnO/C催化剂的方法。

背景技术

空气污染已成为现代社会面临的全球性挑战。NOx的大量排放()会造成一系列的环境问题和健康问题。而NOx中NO的含量高达90％-95％。因此，降低NO的排放是治理大气污染的关键。可见光光催化技术是一种利用可持续的太阳能解决NO污染物的经济有效的策略。光催化技术的核心是光催化剂。

氧化锌(ZnO)因其化学稳定性、易于合成、成本效益高、环境友好等优点，常用于能源储存、降解有机染料、降解挥发性有机化合物、一氧化氮等领域。然而纯氧化锌由于具有较宽的带隙(3.37eV)和快速的光电子-空穴复合，使其可见光吸收较差，导致光催化剂的活性较低。研究人员已经通过优化ZnO的形貌、掺杂其他原子、引入缺陷和在催化剂表面沉积贵金属来增强催化剂的光吸收能力和抑制光生电子-空穴对的分离，从而提高其光催化活性。然而，现有的这些催化剂只能去除ppb水平的NO，且去除效率低。尤其是贵金属储量低、成本高，这都限制了ZnO的广泛应用。因此，需要新的策略来提高ZnO的光催化活性，以扩大其工程应用。

近年来，贵金属纳米团簇和单原子具有独特的性质和相对于纳米颗粒较高的原子利用率，可以显著提高催化剂的活性并降低催化剂的成本，已经广泛应用于光催化领域。另外，金属单原子与载体之间的相互作用也可以使催化剂表面的电子结构发生改变，加快光生载流子的转移，从而提高了光催化活性。考虑到C掺杂不仅可以缩小催化剂的带隙，有利于光生电子-空穴对的分离。而且C与Pt的相互作用也能稳定ZnO/C中的Pt原子。因此，我们尝试采用碳桥接原子分散的Pt在MOF衍生的ZnO/C上合成Pt-ZnO/C催化剂，以提高催化剂的光催化活性。

发明内容

本发明针对以上问题，提出了一种碳桥接原子分散的Pt在MOF衍生的ZnO/C催化剂的制备及其应用，通过化学浸渍法制备了MOF衍生的ZnO/C负载原子分散的Pt催化剂。本方法过程简单，易于操作，所制备的Pt-ZnO/C光催化剂在降解NO中具有很高的光催化性能，为ZnO催化剂的广泛应用提供了技术保障。

本发明的技术方案为：采用化学浸渍法在MOF衍生的ZnO/C上负载原子分散的P催化剂，其步骤如下：

步骤1、将Zn(NO₃)₂·6H₂O超声分散在甲醇中，形成溶液A；

步骤2、将2-甲基咪唑超声分散在甲醇溶液中，形成溶液B；

步骤3、然后将溶液A和B按1：1混合并磁力搅拌24h，得到ZIF-8固体；

步骤4、所得的ZIF-8固体在管式炉中于450℃下在空气气氛中煅烧3h，得到ZnO/C样品；

步骤5、将ZnO/C超声分散到超纯水中，得到C溶液；

步骤6、将H₂PtCl₆加入超纯水中，得到D溶液；

步骤7、将步骤6的D溶液按1：11滴加到步骤5的C溶液中，并保持磁力搅拌12h；

步骤8、用超纯水和无水乙醇分别离3次，将得到的沉淀在60℃真空烘箱干燥8h；