一种金属有机框架负载纳米二氧化钛光催化剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种金属有机框架负载纳米二氧化钛光催化剂的制备方法，该方法利用氮、氟、硫掺杂的纳米二氧化钛与对苯二甲酸和钛酸四丁酯混合，通过水热法制备金属有机框架负载纳米二氧化钛光催化剂。本发明专利技术制备的金属有机框架负载纳米二氧化钛光催化剂能有效富集有机污染物，并在可见光下将其光催化降解，可作为空气、污水的净化材料。

Preparation method of metal organic framework supported nano titanium dioxide photocatalyst

The invention discloses a preparation method of nanometer titanium dioxide photocatalyst supported on metal organic frame. The method uses nitrogen, fluorine and sulfur doped nanometer titanium dioxide mixed with terephthalic acid and tetrabutyl titanate to prepare nanometer titanium dioxide photocatalyst supported on metal organic frame by hydrothermal method. The metal organic frame supported nanometer titanium dioxide photocatalyst prepared by the invention can effectively enrich the organic pollutants and photocatalytically degrade them under visible light, which can be used as the purification material of air and sewage.

【技术实现步骤摘要】
一种金属有机框架负载纳米二氧化钛光催化剂的制备方法
本专利技术涉及光催化剂
，具体涉及一种金属有机框架负载纳米二氧化钛光催化剂的制备方法。
技术介绍
近年来，染料被各个行业如纺织、造纸、食品加工、化妆品、皮革等所广泛应用，因此，工业废水中染料也成为了一种常见的水污染物。对于染料的处理一种有效的方法是吸附光催化降解，利用光催化剂将工农业生产以及人们日常生活中产生的各种难以降解的有机污染物移除或矿化成无机无毒害化的小分子物质，多为CO2和H2O，其中，纳米二氧化钛（TiO2）是一种代表性具有光催化效果的半导体材料而被广泛研究，但由于TiO2存在光能利用率低，光电子利用率低下，故通过对TiO2的改性，通过掺杂金属离子与非金属离子等克服这两方面的缺点，金属有机框架材料（metal-organicframeworks,MOFs）具有大的比表面积，多样的拓扑结构，且MOFs在催化方面等方面潜力无限，科学家们对此广泛关注。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种在可见光下具有催化能力，并有良好吸附能力的光催化剂的金属有机框架负载纳米二氧化钛光催化剂的制备方法。为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案：一种金属有机框架负载纳米二氧化钛光催化剂的制备方法，包括以下制备步骤：S1、将钛酸四丁酯、无水乙醇和乙酰丙酮混合，持续搅拌30min，加入水并搅拌10min，使用浓盐酸调节pH为1.8，再加入氟化铵、硫脲和聚乙二醇，在室温下再搅拌2h，然后升温至60℃，反应48h，烘干得到固体，将所得固体进行高温煅烧处理，得到掺杂纳米二氧化钛；S2、将制备好的掺杂纳米二氧化钛加入至N,N-二甲基甲酰胺中，保持搅拌，缓慢滴加钛酸四丁酯，搅拌30min，使其保持均匀分散，得到溶液A；S3、将N,N-二甲基甲酰胺和甲醇按体积比为4:1混合制成混合溶剂，再将对苯二甲酸溶解到混合溶剂中，得到溶液B；S4、将等体积的溶液B滴加至溶液A中，混合均匀，转移至高压反应釜中进行反应，反应结束后冷却至室温，过滤，然后用N,N-二甲基甲酰胺和甲醇分别洗涤3次，干燥后所得固体即为金属有机框架负载纳米二氧化钛光催化剂。优选地，前述步骤S1中，钛酸四丁酯、无水乙醇、乙酰丙酮和水按体积份计算分别为：2.5~3.0份、10~12份、2.5份和2~2.25份。再优选地，前述步骤S1中，氟化铵和硫脲的加入量均为钛酸四丁酯摩尔数的0.1~0.8倍，聚乙二醇的加入量为钛酸四丁酯质量的0.2~0.8倍。更优选地，前述步骤S1中，高温煅烧的温度为400~700℃，煅烧时间为0.5~2h。进一步优选地，前述步骤S2中，掺杂纳米二氧化钛和钛酸四丁酯的质量比为5:1~1:1，N,N-二甲基甲酰胺的体积为钛酸四丁酯体积的20倍。具体地，前述步骤S3中，对苯二甲酸和混合溶剂的比例按重量：体积为1:20。优选地，前述步骤S4中高压反应釜的反应温度为80~160℃，反应时间为15~24h。本专利技术的有益之处在于：（1）本专利技术的工艺过程操作简单、成本低廉，能适应大规模实际生产；（2）本专利技术所制备的金属有机框架负载纳米二氧化钛光催化剂由氮、氟、硫掺杂，能在可见光下实现对有机物的降解；（3）本专利技术制备的金属有机框架负载纳米二氧化钛光催化剂引入了金属有机框架，具有高的吸附能力，可快速实现对污染物的降解，适用于除去家装、油漆等残留有害气体物质以及污水处理。附图说明图1是本专利技术的实施例1中金属有机框架负载纳米二氧化钛光催化剂的扫描电镜图。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术作具体的介绍。实施例1一种金属有机框架负载纳米二氧化钛光催化剂的制备方法，包括以下制备步骤：S1、将2.5mL钛酸四丁酯、10mL无水乙醇和2.5mL乙酰丙酮混合，持续搅拌30min，加入2mL水并搅拌10min，使用浓盐酸调节pH为1.8，再加入0.027g氟化铵、0.055g硫脲和0.5g聚乙二醇，在室温下再搅拌2h，然后升温至60℃，反应48h，烘干得到固体，将所得固体进行高温煅烧处理，煅烧温度为400℃，煅烧时间为2h，得到掺杂纳米二氧化钛；S2、将制备好的1.3g掺杂纳米二氧化钛加入至5.6mLN,N-二甲基甲酰胺中，保持搅拌，缓慢滴加0.26g钛酸四丁酯，搅拌30min，使其保持均匀分散，得到溶液A；S3、将N,N-二甲基甲酰胺和甲醇按体积比为4:1混合制成混合溶剂，再将0.5g对苯二甲酸溶解到5mL混合溶剂中，得到溶液B；S4、将等体积的溶液B滴加至溶液A中，混合均匀，转移至高压反应釜中进行反应，反应温度为80℃，反应时间为15h，反应结束后冷却至室温，过滤，然后用N,N-二甲基甲酰胺和甲醇分别洗涤3次，干燥后所得固体即为金属有机框架负载纳米二氧化钛光催化剂。实施例2一种金属有机框架负载纳米二氧化钛光催化剂的制备方法，包括以下制备步骤：S1、将2.5mL钛酸四丁酯、10mL无水乙醇和2.5mL乙酰丙酮混合，持续搅拌30min，加入2mL水并搅拌10min，使用浓盐酸调节pH为1.8，再加入0.217g氟化铵、0.447g硫脲和2g聚乙二醇，在室温下再搅拌2h，然后升温至60℃，反应48h，烘干得到固体，将所得固体进行高温煅烧处理，煅烧温度为700℃，煅烧时间为0.5h，得到掺杂纳米二氧化钛；S2、将制备好的0.26g掺杂纳米二氧化钛加入至5.6mLN,N-二甲基甲酰胺中，保持搅拌，缓慢滴加0.26g钛酸四丁酯，搅拌30min，使其保持均匀分散，得到溶液A；S3、将N,N-二甲基甲酰胺和甲醇按体积比为4:1混合制成混合溶剂，再将0.5g对苯二甲酸溶解到5mL混合溶剂中，得到溶液B；S4、将等体积的溶液B滴加至溶液A中，混合均匀，转移至高压反应釜中进行反应，反应温度为160℃，反应时间为15h，反应结束后冷却至室温，过滤，然后用N,N-二甲基甲酰胺和甲醇分别洗涤3次，干燥后所得固体即为金属有机框架负载纳米二氧化钛光催化剂。实施例3一种金属有机框架负载纳米二氧化钛光催化剂的制备方法，包括以下制备步骤：S1、将2.5mL钛酸四丁酯、10mL无水乙醇和2.5mL乙酰丙酮混合，持续搅拌30min，加入2mL水并搅拌10min，使用浓盐酸调节pH为1.8，再加入0.05g氟化铵、0.1g硫脲和1.2g聚乙二醇，在室温下再搅拌2h，然后升温至60℃，反应48h，烘干得到固体，将所得固体进行高温煅烧处理，煅烧温度为500℃，煅烧时间为1h，得到掺杂纳米二氧化钛；S2、将制备好的0.56g掺杂纳米二氧化钛加入至5.6mLN,N-二甲基甲酰胺中，保持搅拌，缓慢滴加0.26g钛酸四丁酯，搅拌30min，使其保持均匀分散，得到溶液A；S3、将N,N-二甲基甲酰胺和甲醇按体积比为4:1混合制成混合溶剂，再将0.5g对苯二甲酸溶解到5mL混合溶剂中，得到溶液B；S4、将等体积的溶液B滴加至溶液A中，混合均匀，转移至高压反应釜中进行反应，反应温度为90℃，反应时间为24h，反应结束后冷却至室温，过滤，然后用N,N-二甲基甲酰胺和甲醇分别洗涤3次，干燥后所得固体即为金属有机框架负载纳米二氧化钛光催化剂。实施例4一种金属有机框架负载纳米二氧化钛光催化剂的制备方法，包括以下制备步骤：S1、将2.5mL钛酸四丁酯、10mL无水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属有机框架负载纳米二氧化钛光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：S1、将钛酸四丁酯、无水乙醇和乙酰丙酮混合，持续搅拌30min，加入水并搅拌10 min，使用浓盐酸调节pH为1.8，再加入氟化铵、硫脲和聚乙二醇，在室温下再搅拌2h，然后升温至60℃，反应48 h，烘干得到固体，将所得固体进行高温煅烧处理，得到掺杂纳米二氧化钛；S2、将制备好的掺杂纳米二氧化钛加入至N,N‑二甲基甲酰胺中，保持搅拌，缓慢滴加钛酸四丁酯，搅拌30min，使其保持均匀分散，得到溶液A；S3、将N,N‑二甲基甲酰胺和甲醇按体积比为4:1混合制成混合溶剂，再将对苯二甲酸溶解到混合溶剂中，得到溶液B；S4、将等体积的溶液B滴加至溶液A中，混合均匀，转移至高压反应釜中进行反应，反应结束后冷却至室温，过滤，然后用N,N‑二甲基甲酰胺和甲醇分别洗涤3次，干燥后所得固体即为金属有机框架负载纳米二氧化钛光催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种金属有机框架负载纳米二氧化钛光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：S1、将钛酸四丁酯、无水乙醇和乙酰丙酮混合，持续搅拌30min，加入水并搅拌10min，使用浓盐酸调节pH为1.8，再加入氟化铵、硫脲和聚乙二醇，在室温下再搅拌2h，然后升温至60℃，反应48h，烘干得到固体，将所得固体进行高温煅烧处理，得到掺杂纳米二氧化钛；S2、将制备好的掺杂纳米二氧化钛加入至N,N-二甲基甲酰胺中，保持搅拌，缓慢滴加钛酸四丁酯，搅拌30min，使其保持均匀分散，得到溶液A；S3、将N,N-二甲基甲酰胺和甲醇按体积比为4:1混合制成混合溶剂，再将对苯二甲酸溶解到混合溶剂中，得到溶液B；S4、将等体积的溶液B滴加至溶液A中，混合均匀，转移至高压反应釜中进行反应，反应结束后冷却至室温，过滤，然后用N,N-二甲基甲酰胺和甲醇分别洗涤3次，干燥后所得固体即为金属有机框架负载纳米二氧化钛光催化剂。2.根据权利要求1所述的金属有机框架负载纳米二氧化钛光催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，钛酸四丁酯、无水乙醇、乙酰丙酮和水按体积份计算分...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭赞如，蒋勇，
申请(专利权)人：江苏奥净嘉环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32