含硼锆基金属有机框架材料UiO-67-B及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种含硼锆基金属有机框架材料UiO

【技术实现步骤摘要】
含硼锆基金属有机框架材料UiO
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67
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B及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及光催化剂
，具体涉及含硼锆基金属有机框架材料UiO
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67
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B及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]这里的陈述仅提供与本专利技术相关的
技术介绍
，而不必然地构成现有技术。
[0003]CO2的过量排放已经导致严重的温室效应和全球变暖，因此CO2的捕获和转化对消除CO2水平的上升至关重要。在各种CO2转化反应中，CO2与环氧化合物的环加成反应是一种较佳的方式。该反应中原子利用率为100％，且产物环状碳酸酯在医药和精细化工领域应用广泛。
[0004]据专利技术人研究了解，CO2环加成反应主要存在两个技术难点，一个是环氧化物的捕获与开环，另一个是CO2的捕获与活化。而现有大量的研究已经发现路易斯酸可作为环氧化物的捕获位点，并在助催化剂(如四丁基溴化铵)的协助下促进环氧化物的开环，因此该过程并不困难。相比之下，由于CO2中碳氧键(C＝O)的键能较大(+805kJ mol
‑1)，导致CO2的激活并不容易。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的是提供一种含硼锆基金属有机框架材料UiO
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67
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B及其制备方法与应用。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种含硼锆基金属有机框架材料UiO
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67
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B的制备方法，包括如下步骤：将锆盐和4
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(羧基)联苯
‑4‑
硼酸有机配体混合进行溶剂热反应获得含硼锆基金属有机框架材料UiO
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67
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B。
[0008]第二方面，本专利技术提供了一种含硼锆基金属有机框架材料UiO
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67
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B，由所述制备方法制备而成。
[0009]第三方面，本专利技术提供所述含硼锆基金属有机框架材料在作为CO2吸附剂或在作为光催化剂中的应用，尤其在作为CO2环加成反应光催化剂中的应用。
[0010]第四方面，本专利技术提供一种光催化剂，包括载体和负载于载体上的活性物质，所述活性物质为所述含硼锆基金属有机框架材料UiO
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67
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B。
[0011]第五方面，本专利技术提供一种CO2环加成反应方法，包括如下步骤：光照条件下，以CO2和环氧化物作为原料，光催化CO2环加成反应制备环状碳酸酯，光催化反应的光催化剂为所述含硼锆基金属有机框架材料或所述光催化剂。
[0012]本专利技术的以上一种或多种实施例取得的有益效果如下：
[0013]本专利技术以UiO
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67为基础，通过改变有机配体的类型向金属有机框架中引入硼。经过实验发现，采用4
‑
(羧基)联苯
‑4‑
硼酸代替4,4
’‑
联苯二甲酸，不会对其拓扑结构产生影响，而由于引入硼，CO2中氧的孤对电子与缺电子的硼相互作用，产生化学吸附，从而显著提
高了CO2吸附和活化能力。同时，硼的引入增强了催化剂的路易斯酸性，促进了载流子分离和电荷传输，从而显著提高了光催化效果。
[0014]以4
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(羧基)联苯
‑4‑
硼酸作为含硼有机配体，锆盐作为金属源，在有机溶剂中进行溶剂热反应，得到沉淀物含硼锆基金属有机框架材料UiO
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67
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B。由于金属有机框架拥有较大比表面积，有利于CO2的吸附，并且该金属有机框架中硼作为CO2的化学吸附位点，两者的协同作用大大提高了CO2的吸附和活化能力。
附图说明
[0015]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0016]图1为本专利技术实施例1中制得的含硼锆基金属有机框架材料UiO
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B的扫描电镜图。
[0017]图2为本专利技术实施例1中制得的含硼锆基金属有机框架材料UiO
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67
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B的X射线衍射图谱。
[0018]图3为本专利技术实施例1中制得的含硼锆基金属有机框架材料UiO
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67
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B的X射线光电子能谱。
[0019]图4为本专利技术实施例1中制得的含硼锆基金属有机框架材料UiO
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67
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B的傅里叶变换红外光谱。
[0020]图5为本专利技术实施例1中制得的含硼锆基金属有机框架材料UiO
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67
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B和对比例1中制得的锆基金属有机框架材料UiO
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67的CO2吸脱附对比图。
[0021]图6为本专利技术实施例1中制得的含硼锆基金属有机框架材料UiO
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67
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B和对比例1中制备的锆基金属有机框架材料UiO
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67在模拟太阳光照射下光催化CO2环加成反应速率的对比性能图。
具体实施方式
[0022]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0023]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0024]工业上主要采用高温高压的方法来进行CO2环加成反应，但其具有能耗高，危险性高等缺点。而以太阳能为驱动力的光催化CO2环加成反应，具有清洁、简单、环境友好等优点，被认为是最理想的CO2环加成反应途径。因此，开发廉价、高效、稳定的光催化剂对于实现光催化CO2环加成反应的工业化应用至关重要。
[0025]第一方面，本专利技术提供了一种含硼锆基金属有机框架材料UiO
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67
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B的制备方法，包括如下步骤：将锆盐和4
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(羧基)联苯
‑4‑
硼酸有机配体混合，在密闭条件进行溶剂热反应获得含硼锆基金属有机框架材料UiO
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67
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B。
[0026]该含硼锆基金属有机框架材料UiO
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67
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B具有与UiO
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67相同的拓扑结构。
[0027]在一些实施例中，所述锆盐为四氯化锆。
[0028]锆盐是指阳离本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含硼锆基金属有机框架材料UiO
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67
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B的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将锆盐和4
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(羧基)联苯
‑4‑
硼酸有机配体混合，在密闭条件进行溶剂热反应获得含硼锆基金属有机框架材料UiO
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B。2.根据权利要求1所述的含硼锆基金属有机框架材料UiO
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B的制备方法，其特征在于：所述锆盐为四氯化锆。3.根据权利要求1所述的含硼锆基金属有机框架材料UiO
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B的制备方法，其特征在于：溶剂热反应的溶剂为N,N
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二甲基甲酰胺。4.根据权利要求1所述的含硼锆基金属有机框架材料UiO
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67
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B的制备方法，其特征在于：溶剂热反应的温度为145～155℃；优选的，反应时间为55～65h；优选的，溶剂热反应体系的物料体积与反应器容积之比为0.5
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0.7:1。5.根据权利要求1所述的含硼锆基金属有机框架材料UiO
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67
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B的制备方法，其特征在于：锆盐与有机配...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘媛媛，李昱杰，黄柏标，王泽岩，王朋，郑昭科，程合锋，张倩倩，张晓阳，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：