一种具有受阻Lewis酸碱对结构的复合光催化材料及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种具有受阻Lewis酸碱对结构的复合光催化材料及其应用，MIL

【技术实现步骤摘要】
一种具有受阻Lewis酸碱对结构的复合光催化材料及其应用


[0001]本专利技术属于催化剂设计制备和液相含氮化物脱除领域，具体涉及一种具有受阻Lewis酸碱对结构的复合光催化材料及其应用。

技术介绍

[0002]水质变差极大地影响了人类生计以及人类生活福祉，水环境复杂且多变，有各种污染因素，比如细菌感染、染料污染、硝酸盐、重金属等等。金黄色葡萄球菌是最常见的病原体之一，容易引发传染病。它可以引起，肺部的化脓性的病变，还可以引起浅析性的这种多脏器的损伤，比如关节炎，或者化脓性心内膜炎。另外，六价铬(Cr(VI))作为水环境一种普遍存在的重金属离子，已经成为一种工业生产中代谢出的主要环境污染物质，它的排放主要是来源于印染、电镀、皮革鞣制等行业。含Cr(VI)废水对环境和人类危害不可小觑，其不仅对生态系统有着持久的危害性，并且易在食物链中蓄积，若长期接触对人体有致癌危险。目前，用于处理废水的方法主要有：物理吸附法、沉淀法、离子交换法、光催化还原方法等。在众多处理方法中，光催化技术作为一种能实现利用太阳能，绿色且高效。然而常规的以TiO2为代表的光催化剂在反应过程中存在太阳能利用率低和量子效率低等问题，严重制约了光催化技术的实际应用。
[0003]金属
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有机骨架材料(MOFs)作为一类具有三维网络结构的微孔
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介孔的杂化材料，具有比表面积大、孔隙率高、结构丰富多样并且灵活可调等特点，具有潜在的实际应用前景。在众多的MOFs光催化剂中，MIL
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125(Ti)r/>‑
NH2存在大量的Ti
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O簇可被可见光直接激发，且Ti
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O团簇是有吸引力的二级结构单元，通过充当TiO2纳米粒子的类似物，可以实现优异的化学稳定性和光催化性能。除此之外，MIL
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NH2具有多种不同的性能，常用于催化和光催化反应中。且其不饱和的金属中心是一种天然的Lewis酸，氨基官能团具备分子连接器的功能，因此我们通过桥联第二组分PDI，构筑受阻Lewis酸碱对结构，MIL
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NH2作为Lewis酸位点，PDI作为Lewis碱位点，配体的大空阻阻碍酸碱位点的中和反应，总而构筑出了具有受阻Lewis酸碱对结构的PDI@MIL
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NH2复合光催化材料，电子向作为Lewis酸的MIL
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NH2转移，空穴向PDI转移，优化电子空穴分离路径，并将得到的复合物用于处理复杂的水环境。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种具有受阻Lewis酸碱对结构的复合光催化材料，此复合光催化剂具有良好的多孔结构、活性位点多、光催化性能好，能够有效实现水污染中金黄色葡萄球菌的消灭以及重金属六价铬的还原。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]本专利技术公开了一种具有受阻Lewis酸碱对结构的复合光催化材料，包括金属有机框架材料MIL
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NH2以及负载于所述金属有机框架材料上的PDI。
[0007]进一步的，一种具有受阻Lewis酸碱对结构的复合光催化材料，由以下方法制得：
[0008]S1、钛酸四丁酯与2
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氨基对苯二甲酸溶解于N，N
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二甲基甲酰胺中与甲醇形成混合物，其中，所述N，N
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二甲基甲酰胺在混合物中体积含量为90～92％，所述2
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氨基对苯二甲酸的摩尔含量与所述钛酸四丁酯的摩尔含量为3：1；
[0009]S2、将步骤S1制得混合物加热到150℃反应，冷却后得到黄色固体产物；
[0010]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MIL
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NH2孔道内残留的DMF，最后真空干燥获得MIL
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NH2样品；
[0011]S4、将PDI负载于所述MIL
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NH2样品中，形成PDI@IL
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NH2复合光催化剂。
[0012]进一步的，在步骤S2中，将所述混合物加热到150℃反应72小时。
[0013]进一步的，步骤S4的具体步骤为：将0.1g MIL
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NH2样品分散于30mL去离子水中，超声分散，并加入PDI溶液，混合搅拌后加入一定体积的硝酸溶液后水浴加热；然后用去离子水超声洗涤，并离心，最后真空烘干得到不同质量比的PDI@MIL
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NH2复合光催化剂。
[0014]进一步的，所述PDI溶液的浓度为10g/L。
[0015]进一步的，所述硝酸溶液的量为40～240μL。
[0016]进一步的，所述PDI与MIL
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NH2样品的质量比为0.01～0.06。
[0017]进一步的，所述步骤S4的水浴加热的时间温度为90min，60℃
[0018]本专利技术还公开了一种具有受阻Lewis酸碱对结构的复合光催化材料在处理污染水方面的应用。
[0019]本专利技术的显著优点在于：
[0020]1、本专利技术以钛酸四丁脂为钛源，以2
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氨基对苯二甲酸为配体，通过简单的溶剂热法得到比表面积大、结构丰富可调的MIL
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NH2金属有机框架材料，具有良好的光催化活性。
[0021]2、本专利技术采用3，4，9，10
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苝四羧基二亚胺(PDI)修饰MIL
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NH2，通过氨化反应桥联的方式将PDI负载到带有氨基的MIL
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NH2上，有效优化了复合催化剂的电子空穴分离路径，从而进一步提高电子空穴分离效率，利于金黄色葡萄球菌的灭活以及六价铬的降解。本专利技术提供的具有受阻Lewis酸碱对结构的PDI@MIL
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NH2复合光催化材料可以应用于金黄色葡萄球菌的灭活以及六价铬的降解中，在可见光分别照射15min和50min，细菌灭活率和六价铬还原率分别达到99％和90％以上。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实施例1制得MIL
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NH2和实施例2(B4)以及PDI的SEM图；
[0023]图2为本专利技术实施例1制得的MIL
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有受阻Lewis酸碱对结构的复合光催化材料，其特征在于：包括金属有机框架材料MIL
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NH2以及负载于所述金属有机框架材料上的PDI。2.根据权利要求1所述一种具有受阻Lewis酸碱对结构的复合光催化材料，其特征在于，由以下方法制得：S1、钛酸四丁酯与2
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氨基对苯二甲酸溶解于N，N
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二甲基甲酰胺中与甲醇形成混合物，其中，所述N，N
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二甲基甲酰胺在混合物中体积含量为90～92％，所述2
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氨基对苯二甲酸的摩尔含量与所述钛酸四丁酯的摩尔含量为3：1；S2、将步骤S1制得混合物加热到150℃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MIL
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NH2孔道内残留的DMF，最后真空干燥获得MIL
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NH2样品；S4、将PDI负载于所述MIL
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NH2样品中，形成PDI@MIL
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NH2复合光催化剂。3.根据权利要求2所述一种具有受阻Lewis酸碱对结构的复合光催化材料，其特征在于：在步骤S2中，将所述混合物加热到...

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