表面活性剂/UiO-66-NH2复合光催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种表面活性剂/UiO‑66‑NH2复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：S1，ZrCl4与2‑氨基对苯二甲酸溶解于N，N‑二甲基甲酰胺中形成混合物，其中，所述N，N‑二甲基甲酰胺在混合物中体积含量为30～40％，所述2‑氨基对苯二甲酸的摩尔含量与所述ZrCl4的摩尔含量相等；S2，将所述混合物加热到115℃～125℃反应，冷却后得到黄色固体产物；S3，将所述黄色固体产物离心分离，并用甲醇交换洗涤除去产物UiO‑66‑NH2孔道内残留的DMF，最后真空干燥获得UiO‑66‑NH2样品；S4，将表面活性剂吸附于所述UiO‑66‑NH2样品中，形成表面活性剂/UiO‑66‑NH2复合光催化剂。本发明专利技术还提供一种通过上述方法制成的表面活性剂/UiO‑66‑NH2复合光催化剂。

Surfactant/UiO-66-NH2 Composite Photocatalyst and Its Preparation Method

The invention provides a preparation method of a surfactant/UiO_66_NH2 composite photocatalyst, which comprises the following steps: S1, ZrCl4 and 2_aminotropic acid are dissolved in N, N_dimethylformamide to form a mixture, in which the volume content of the N, N_dimethylformamide in the mixture is 30-40%, and the molar content of the 2_aminotrophthalic acid is 30-40%. The molar content of UiO 66 NH2 is equal; S2, the mixture is heated to 115 ~125, and the yellow solid product is obtained after cooling; S3, the yellow solid product is centrifugally separated and washed with methanol exchange to remove the residual DMF in the product UiO 66 NH2 channel, and finally the UiO 66 NH2 sample is obtained by vacuum drying; S4, and the surfactant is adsorbed in the UiO 66 NH2 A surfactant/UiO_66_NH2 composite photocatalyst was formed. The invention also provides a surface active agent/UiO_66_NH2 composite photocatalyst prepared by the above method.

【技术实现步骤摘要】
表面活性剂/UiO-66-NH2复合光催化剂及其制备方法
本专利技术涉及一种表面活性剂/UiO-66-NH2复合光催化剂及其制备方法。
技术介绍
光催化技术是高级氧化技术的其中一种，大多数难降解的有机污染物都是通过生成的活性氧化物质才去除的，因此导致人们十分关注这个领域和期望。光催化环境净化技术是利用高氧化还原电位的活性物质、光催化反应中形成的电子和空穴对和环境体系中有机物和无机化合物，都是通过破坏他们的化学键而达到根本的降解。因此，导致这项技术在应用环境的净化存在着很多的优势：较低的成本、安全性能高，本身所利用的催化剂无毒无害的、净化环境效率高、并且还拥有挖掘太阳能的潜力与发展性强等。MOFs材料虽然有诸多优点，但是在光催化领域的应用还是有所限制，扩展新的MOFs材料是充分且必要的任务。MOFs材料的热稳定性较低，一般在350～400℃，但UiO-66具有超高的稳定性，其骨架坍塌温度大于或等于500℃，UiO-66呈不规则的小颗粒，化学式为Zr6O4(OH)4(CO2)12，所形成的四面体和八面体两种类型孔笼的三维结构是由Zr6正八面体与12个对苯二甲酸配体相连，具有良好的抗水性和抗酸性的优异性能。考虑到UiO-66只有紫外光吸收性能，利用简单的“前功能化”方法，在其配体中引入氨基官能团，得到了其同构衍生物UiO-66(NH2)。UiO-66-NH2可视作类半导体材料，其在可见光作用下发生电子跃迁，产生电子-空穴对，其平带电势的Vfb约-0.8V(vsAg/AgCl)，低于O2-/O2(-0.28eV)，导带电势约1.95V(vsAg/AgCl)。UiO-66-NH2具有强氧化性，吸附在催化剂粒子表层的OH-或者H2O被氧化成羟基自由基。羟基自由基的反应活性很高，能氧化少数的无机物和绝大多数的有机物，使其转化为对环境无害的CO2和H2O。光生电子能与吸附在光催化剂表面的O2发生氧化反应而生成超氧自由基·O2-，实现对有机物和无机物的还原。但是，UiO-66-NH2在进行光催化反应时相互之间容易团聚，无法均匀的分散于模拟燃油体系中。
技术实现思路
本专利技术提供了一种表面活性剂/UiO-66-NH2复合光催化剂及其制备方法，可以有效解决上述问题。本专利技术是这样实现的：一种表面活性剂/UiO-66-NH2复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：S1，ZrCl4与2-氨基对苯二甲酸溶解于N，N-二甲基甲酰胺中形成混合物，其中，所述N，N-二甲基甲酰胺在混合物中体积含量为30～40％，所述2-氨基对苯二甲酸的摩尔含量与所述ZrCl4的摩尔含量相等；S2，将所述混合物加热到115℃～125℃反应，冷却后得到黄色固体产物；S3，将所述黄色固体产物离心分离，并用甲醇交换洗涤除去产物UiO-66-NH2孔道内残留的DMF，最后真空干燥获得UiO-66-NH2样品；S4，将表面活性剂吸附于所述UiO-66-NH2样品中，形成表面活性剂/UiO-66-NH2复合光催化剂。本专利技术还提供一种通过上述方法获得的表面活性剂/UiO-66-NH2复合光催化剂。本专利技术的有益效果是：本专利技术将表面活性剂对UiO-66-NH2颗粒体系进行修饰，从而避免颗粒之间容易聚集成团导致光催化效率降低的技术问题，并进一步提高UiO-66-NH2亲油性及光催化效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1显示的分别是10mg0.5％SDS/UiO-66-NH2、20mg0.5％SDS/UiO-66-NH2和40mg0.5％SDS/UiO-66-NH2的分散于吡啶吸附性能图。图2是不同浓度SDS/UiO-66-NH2的燃油脱氮图。图3显示的分别是10mg0.5％SHS/UiO-66-NH2、20mg0.5％SHS/UiO-66-NH2和40mg0.5％SHS/UiO-66-NH2的分散于吡啶吸附性能图。图4是不同浓度SHS/UiO-66-NH2的燃油脱氮图。具体实施方式为使本专利技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。实施例A1～A4：氯化锆(233.2mg，约1.0mmol)先溶于50mLN-N-二甲基酰胺中搅拌5分钟后，再加入1.0mmol181.2mg2-氨基对苯甲酸，在磁力搅拌器搅拌1小时后转到30mL的高压反应釜中，最后放进烘箱，在120℃下反应48小时。反应后样品自然冷却，降到室温，将清液(N-N-二甲基酰胺)倒进专门的废液瓶里。UiO-66-NH2合成的当天进行三次离心，然后每隔24小时离心一次(总共3次)。最后将离心杯放进真空烘箱烘干，得到最终的样品UiO-66-NH2。取0.1g所制得的UiO-66-NH2样品分散于30mL去离子水中，超声2min，并分别加入0.5mL、1mL、2mL、4mL的0.25g/L的SDS表面活性剂溶液，搅拌吸附1h。结束后，在以8000r/min转速的高速离心机离心10min，然后用去离子水超声洗涤，接着离心2次，置于烘箱(80℃)中恒温干燥6h，再置于真空烘箱(80℃)中恒温干燥12h，即得负载率为0.125％，0.25％，0.5％，1％的SDS/UiO-66-NH2复合光催化剂，记为0.125％SDS/UiO-66-NH2(B1)、0.25％SDS/UiO-66-NH2(B2)、0.5％SDS/UiO-66-NH2(B3)、1％SDS/UiO-66-NH2(B4)。实施例B1～B4：将0.2332g的ZrCl4(1.0mmol)加入到100mL的水热反应釜中，再量取50mLN，N-二甲基甲酰胺(DMF)加入其中，搅拌5min使其完全溶解，再加入0.1812g的2-氨基对苯二甲酸(1.0mmol)搅拌1小时后，将反应釜放置于不锈钢钢套中并旋紧，120℃下反应48h。反应后待样品自然冷却至室温，取出反应釜，将反应中得到的黄色固体产物转移到离心杯中，加甲醇离心，并用甲醇交换洗涤数次(6-7次)至完全除去产物UiO-66-NH2孔道内残留的DMF，最后将固体产物置于真空100℃下恒温干燥，所制得的样品即为UiO本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种表面活性剂/UiO‑66‑NH2复合光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，ZrCl4与2‑氨基对苯二甲酸溶解于N，N‑二甲基甲酰胺中形成混合物，其中，所述N，N‑二甲基甲酰胺在混合物中体积含量为30～40％，所述2‑氨基对苯二甲酸的摩尔含量与所述ZrCl4的摩尔含量相等；S2，将所述混合物加热到115℃～125℃反应，冷却后得到黄色固体产物；S3，将所述黄色固体产物离心分离，并用甲醇交换洗涤除去产物UiO‑66‑NH2孔道内残留的DMF，最后真空干燥获得UiO‑66‑NH2样品；S4，将表面活性剂吸附于所述UiO‑66‑NH2样品中，形成表面活性剂/UiO‑66‑NH2复合光催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种表面活性剂/UiO-66-NH2复合光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，ZrCl4与2-氨基对苯二甲酸溶解于N，N-二甲基甲酰胺中形成混合物，其中，所述N，N-二甲基甲酰胺在混合物中体积含量为30～40％，所述2-氨基对苯二甲酸的摩尔含量与所述ZrCl4的摩尔含量相等；S2，将所述混合物加热到115℃～125℃反应，冷却后得到黄色固体产物；S3，将所述黄色固体产物离心分离，并用甲醇交换洗涤除去产物UiO-66-NH2孔道内残留的DMF，最后真空干燥获得UiO-66-NH2样品；S4，将表面活性剂吸附于所述UiO-66-NH2样品中，形成表面活性剂/UiO-66-NH2复合光催化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，将所述混合物加热到120℃反应45～50小时。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，用甲醇交换洗涤5～8次以除去产物UiO-66-NH2孔道内残留的DMF。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁若雯，颜桂炀，何周骏，
申请(专利权)人：宁德师范学院，
类型：发明
国别省市：福建,35