本发明专利技术属于纳米复合材料技术领域，涉及一种层状UiO‑66/g‑C3N4/Ag复合材料的制备方法和应用。本发明专利技术先对制备得到g‑C3N4进行质子化处理，将质子化g‑C3N4和UiO‑66复合，得UiO‑66/g‑C3N4，采用光沉积技术将Ag成功负载到了UiO‑66/g‑C3N4上形成了一种新型的三元复合材料UiO‑66/g‑C3N4/Ag，并且使用扫描电子显微镜(SEM)等来证明。UiO‑66/g‑C3N4/Ag复合材料是高效光催化材料，层状复合材料在吸附，光催化，储能等不同领域中起着重要作用。本发明专利技术将为MOF，g‑C3N4和贵金属半导体结合成层状纳米结构提供重要基准，以改进材料的光催化性能，从而更好地降解有机污染物。
【技术实现步骤摘要】
层状UiO-66/g-C3N4/Ag复合材料的制备方法及应用
本专利技术属于纳米复合材料
，涉及一种层状UiO-66/g-C3N4/Ag复合材料的制备方法以及其性能研究。
技术介绍
随着各种能源的不断消耗，社会的发展，大量的污染物去除问题越来越受到研究者的关注。光催化技术因其操作简单，能耗低，无二次污染和高效率而受到人们的青睐。然而，诸如光电子-空穴对的快速重组，可见光响应差和比表面积不足等一些问题限制了许多常规催化剂的应用。金属有机骨架(MOFs)是近年来流行的新型微孔材料，它是通过将有机配体与过渡金属离子连接而形成的。由于具有高表面积，高孔隙率和可调性的一些特性，MOFs在气体储存，吸附，微电子和催化等许多领域出现。在MOFs族中，Zr6O4(OH)4和1,4-对苯二甲酸(H2BDC)连接体形成12配位高度填充的面心立方(fcc)结构(MOF的最高报告配位)，使得Zr基MOFs(UiO-66)具有独特的性质，如稀有水稳定性，优异的热稳定性和化学稳定性，即使在强酸和强碱环境下也能保持高稳定性。重要的是，UiO-66具有微孔结构，大比表面积和光化学性质，可以有效地形成异质结催化剂，在污水中稳定地进行催化反应。石墨碳氮化物(g-C3N4)是一种仅含碳和氮的光催化剂，因此其低成本和简单合成的特点引起了学术界的关注。通过每一层上氨基与三嗪单元的连接形成的适当的带位置和间隙(2.7eV)和2-D堆叠结构使其具有π-π共轭电子结构，高活性，高稳定性和可见光响应。然而，g-C3N4材料的低表面积提供了有限的催化位点，并且光电子对的快速重组问题也阻碍了光催化反应。然而，最近的研究表明，使用具有大比表面积的MOF作为半导体材料与碳质材料组合不仅增加了复合材料的活性位点，而且还减少了光生电子空穴的复合，从而增强了可见光反应。同时，为了进一步克服光催化剂的快速重组过程，已经进行了半导体贵金属组合的广泛研究。在某种程度上，银纳米粒子(Ag纳米粒子)不仅可以作为有效电子陷阱去阻碍光生电子-空穴对的重组，而且还可以由于Ag原子的表面等离子体共振(SPR)引起强烈的可见光吸收。同时，光沉积可以有效地防止AgNPs的聚集，从而分散催化剂的活性位点，更有利于抑制光诱导的电子-空穴复合。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新型层状UiO-66/g-C3N4/Ag复合材料及其制备方法以及性能研究，所制得的复合材料有利于提高可见光吸收，具有良好的光催化能力。为了实现上述的目的，本专利技术采用了以下的技术方案：一种原位法制备的层状UiO-66/g-C3N4/Ag复合材料，UiO-66与g-C3N4的质量比分别为1:0.1，1:0.15，1:0.2，所制备的样品UiO-66/g-C3N4/Ag分别记为UiO-66/g-C3N4/Ag(X％)所述X％是g-C3N4占UiO-66的质量百分比，X％＝10％，15％或20％。本专利技术层状UiO-66/g-C3N4/Ag复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将三聚氰胺分散到2mol/L的HCl溶液中并搅拌2小时，然后过滤，用去离子水洗涤并在100℃条件下干燥得到白色粉末；(2)将白色粉末均匀放置在密封坩埚中以5℃/min升温至550℃，并在管式炉中煅烧4小时，得一种淡黄色的粉末，即为g-C3N4；(3)将g-C3N4超声分散到6mol/L的HCl溶液中，然后装入反应釜中并以100℃的温度加热，加热后冷却，得g-C3N4混合物并用去离子水清洗至溶液中性，得到质子化g-C3N4，加入水中，得质子化g-C3N4纳米片悬浮液；(4)将UiO-66粉末和质子化g-C3N4纳米片悬浮液装入到圆底烧瓶中，并将圆底烧瓶在70℃的油浴锅中搅拌2h，得混合液后过滤，用去离子水和乙醇滤洗并烘干，得UiO-66/g-C3N4；(5)将质量分数10％的PEG2000添加到1g/LAgNO3溶液中并在黑暗条件下搅拌30分钟，得混合液；(6)然后将上述的混合液倒入含有UiO-66/g-C3N4玻璃试管中，将试管放入一个装有350Xe灯的反应器中照射2h，收集混合物；(7)用去离子水和乙醇清洗混合物并在100℃条件下烘干，得到层状UiO-66/g-C3N4/Ag复合材料。本专利技术的有益效果是：(1)利用简单的质子化涂层和光沉积技术制备UiO-66/g-C3N4/Ag复合材料，形貌为层状结构，合成之间相互配合，使形成的材料具有可见光催化性能高，稳定性好等优点。本专利技术工艺简单，且所用原材料价廉易得，成本低，符合环境友好要求。由于该制备方法新颖，材料创新，对环境材料的开发具有借鉴作用；(2)本专利技术质子化的g-C3N4与UiO-66进行很好的复合，再在g-C3N4/UiO-66整体表面修饰Ag层，各层之间进行相互协同，所形成的结构具有优异的吸附和光催化效果；(3)本专利技术采用光沉积Ag在g-C3N4/UiO-66表面，相比与化学还原法沉积Ag，不仅操作简单，而且能使Ag均匀更分布，提高光催化效果和吸附效果。附图说明：图1是UiO-66/g-C3N4/Ag(15)复合材料的SEM图谱。图2是UiO-66/g-C3N4/Ag(15)复合材料的TEM图谱。图3是UiO-66，UiO-66/Ag，UiO-66/g-C3N4，UiO-66/g-C3N4/Ag(10)，UiO-66/g-C3N4/Ag(15)，UiO-66/g-C3N4/Ag(20)，g-C3N4的XRD图像。图4是UiO-66，UiO-66/g-C3N4，UiO-66/g-C3N4/Ag(10)，UiO-66/g-C3N4/Ag(15)，UiO-66/g-C3N4/Ag(20)，g-C3N4的EIS图像。图5是UiO-66/g-C3N4，UiO-66/g-C3N4/Ag(10)，UiO-66/g-C3N4/Ag(15)，UiO-66/g-C3N4/Ag(20)，g-C3N4的PL图像。图6是UiO-66，UiO-66/g-C3N4，UiO-66/g-C3N4/Ag(10)，UiO-66/g-C3N4/Ag(15)，UiO-66/g-C3N4/Ag(20)，g-C3N4光催化降解RhB的图像。具体实施方式：下面结合实施例对本专利技术进行详细说明，以使本领域技术人员更好地理解本专利技术，但本专利技术并不局限于以下实施例。实施例1：质子化g-C3N4通过常规的溶剂热合成。具体按如下步骤进行：(1)将5g三聚氰胺分散到300mlHCl溶液(2M)中并搅拌2小时，然后过滤，用去离子水滤洗并100℃干燥得到白色粉末。(2)将上面的白色粉末均匀放置在6个密封坩埚中并在管式炉中煅烧4小时(550℃，5℃/min)，以获得一种淡黄色的粉末，即为g-C3N4。(3)质子化过程如下：将1g的g-C3N4超声分散到60mlHCl溶液(6M)中，然后装入100ml反应釜中并以100℃的温度加热。(4)然后将冷却的g-C3N4混合物用去离子水清洗直到溶液中性，然后在真空干燥箱中以100℃的温度干燥，得到质子化g-C3N4。UiO-66也是通过溶剂热法合成。具体按以下步骤进行：(1)将0.386g(1.67mmol)ZrCl4，0.276g(1.67mmol)H2BDC和6.118g(50.1mmol)苯甲酸溶解在5本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.层状UiO‑66/g‑C3N4/Ag复合材料的制备方法，其特征在于，将g‑C3N4通过质子化后和UiO‑66制备得UiO‑66/g‑C3N4，并运用光沉积法负载Ag颗粒得到UiO‑66/g‑C3N4/Ag(X％)，所述X％是g‑C3N4占UiO‑66的质量百分比，其中，X％＝10％，15％或20％。
【技术特征摘要】
1.层状UiO-66/g-C3N4/Ag复合材料的制备方法，其特征在于，将g-C3N4通过质子化后和UiO-66制备得UiO-66/g-C3N4，并运用光沉积法负载Ag颗粒得到UiO-66/g-C3N4/Ag(X％)，所述X％是g-C3N4占UiO-66的质量百分比，其中，X％＝10％，15％或20％。2.根据权利要求1所述的层状UiO-66/g-C3N4/Ag复合材料的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：(1)将三聚氰胺分散到HCl溶液中并搅拌2小时，然后过滤，用去离子水洗涤并在100℃条件下干燥得到白色粉末；(2)将白色粉末均匀放置在密封坩埚中并在管式炉中煅烧，得到一种淡黄色的粉末，即为g-C3N4；(3)将g-C3N4超声分散到HCl溶液中，然后装入反应釜中并以100℃的温度加热，加热后冷却，得g-C3N4混合物并用去离子水清洗至溶液中性，得到质子化g-C3N4，加入水中，得质子化g-C3N4纳米片悬浮液；(4)将UiO-66粉末和质子化g-C3N4纳米片悬浮液装入到圆底烧瓶中，并将圆底烧瓶在70℃的油浴锅中搅拌2h，得混合液后过滤，用去离子水和乙醇滤洗并烘干，得UiO-66/g-C3N4；(5)将PEG2000添加到的AgNO3溶液中并在黑暗条件下搅拌30分钟；(6)搅拌后的混合液倒入含有UiO-66/g-C3N4玻璃试管中，将试管放入一个装有350X...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯胜，王润柏，刘曙光，孙佳佳，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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