SrTiO3/NH2-MIL-125(Ti)压电-复合光催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种SrTiO3/NH2‑

【技术实现步骤摘要】
SrTiO3/NH2‑
MIL
‑
125(Ti)压电
‑
复合光催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及压电
‑
光催化材料
，具体地指一种SrTiO3/NH2‑
MIL
‑
125(Ti)压电
‑
复合光催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]当今世界，快速城市化以及经济和人口的急剧增长导致人们对能源的巨大需求，而大部分需求都是通过化石燃料燃烧来满足的，这会带来严重的环境后果。并且化石燃料的不可再生也增加了人们对能源利用的担忧。因此，长期以来人们一直追求开发一种可持续的、经济的、环境友好的合适替代能源，以满足日益增长的能源需求。在各种不可再生能源中，氢燃料因其单位质量的高能量密度和燃烧副产物为清洁水的特点，已成为一种清洁和环保的理想能源。
[0003]金属有机框架(MOFs)是由金属离子或其团簇与有机配体通过自组装形成的有机
‑
无机杂化材料，其结构功能可调节，具有大的比表面积、高孔隙率和丰富的活性位点。其中Ti基MOFs NH2‑
MIL
‑
125(Ti)就是一种具有良好水热稳定性的光催化剂，可由2
‑
氨基对苯二甲酸与钛酸四丁酯制备得到，它拥有合适的禁带宽度，导带位置比氢电位更负，在可见光下可实现分解水产氢的应用。但其在光催化电子跃迁过程中，由于库伦引力的影响，仍存在着光生电子
‑
空穴易复合的问题。因此，NH2‑r/>MIL
‑
125(Ti)的光催化产氢性能仍需进一步提高。
[0004]一般来说，可以利用压电材料在外力作用下产生的内建电场来缓解光催化过程中光生载流子复合的问题。应用在光催化中的压电材料可分为两大类。一类是能吸收光子能量的单组分压电材料称为光压电半导体；另一类是压电材料与光半导体复合的异质结构。将压电材料与光半导体复合，通过两种材料的协同作用，可以有效促进复合物光生电子与空穴的分离，从而提升压电
‑
光催化产氢效率。目前，一些将压电材料与光半导体复合得到的异质结构如：TiO2@ZnO(Wang Z,Hu T,He H,et al.Enhanced H2production of TiO2/ZnO nanowires Co
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using solar and mechanical energy through piezo
‑
photocatalytic effect[J].ACS Sustainable Chemistry&Engineering,2018,6(8):10162
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10172)、MoSe2@TiO2(Han Q,Du S,Wang Y,et al.Direct Z
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scheme MoSe2/TiO2heterostructure with improved piezoelectric and piezo
‑
photocatalytic performance[J].Journal of Colloid and Interface Science,2022,622:637
‑
651)和PbTiO3@CdS(Huang X,Lei R,Yuan J,et al.Insight into the piezo
‑
photo coupling effect of PbTiO3/CdS composites for piezo
‑
photocatalytic hydrogen production[J].Applied Catalysis B:Environmental,2021,282:119586)等显示在压电效应的辅助下，复合材料相对于对应单体来说具有更高的光催化性能。然而，到目前为止，关于压电材料与MOF基材料复合得到异质结构用于压电
‑
光催化产氢的研究报道相对较少。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是要解决上述
技术介绍
的不足，提供一种SrTiO3/NH2‑
MIL
‑
125
(Ti)压电
‑
复合光催化剂及其制备方法，缓解单组分催化剂光生载流子易复合的问题。
[0006]本专利技术的技术方案为：一种SrTiO3/NH2‑
MIL
‑
125(Ti)压电
‑
复合光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007]A、在40
‑
60℃水浴环境下，将钛酸四丁酯与乙醇胺混合，再滴入氢氧化钠溶液，然后在剧烈搅拌下加入硝酸锶溶液，将所得液体转移至聚四氟乙烯不锈钢水热釜中，180
‑
200℃下水热反应20
‑
24h，反应结束后将固体产物洗涤干燥，得到SrTiO3粉末；
[0008]B.按照设计生成NH2‑
MIL
‑
125(Ti)质量的12.5
‑
37.5％称取步骤A合成的SrTiO3粉末，将SrTiO3粉末均匀分散于N,N
‑
二甲基甲酰胺和无水甲醇混合形成的溶剂中，按照设计生成NH2‑
MIL
‑
125(Ti)质量取对应量的2
‑
氨基对苯二甲酸和钛酸四丁酯，依次加入并搅拌均匀，将所得液体转移至聚四氟乙烯不锈钢水热釜中，在150
‑
180℃下水热反应20
‑
24h，反应结束后将固体产物洗涤干燥，得到SrTiO3/NH2‑
MIL
‑
125(Ti)复合压电
‑
光催化剂。
[0009]优选的，步骤A中，乙醇胺用量为每1mmol钛酸四丁酯对应乙醇胺2
‑
6mL，氢氧化钠溶液浓度为2
‑
4mol/L，硝酸锶溶液浓度为2
‑
4mol/L，其中钛酸四丁酯、氢氧化钠、硝酸锶摩尔比为1:(7
‑
14):(1
‑
2)。
[0010]进一步的，步骤A中，乙醇胺用量为每1mmol钛酸四丁酯对应乙醇胺4mL，氢氧化钠溶液浓度为3mol/L，硝酸锶溶液浓度为2mol/L，钛酸四丁酯、氢氧化钠、硝酸锶摩尔比为1:10.5:1。
[0011]进一步的，步骤A中，在180℃下水热反应24h；步骤B中，在150℃下水热反应24h。
[0012]优选的，步骤A中，固体产物洗涤干燥过程为用无水乙醇和去离子水各洗涤2次，然后在60℃真空干燥箱中干燥12h。
[0013]优选的，步骤B中，
‑
N,N
‑
二甲基甲酰胺和无水甲醇按体积比9:1混合形成溶剂，每0.05
‑
0.15g SrTiO3对应溶剂用量为4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SrTiO3/NH2‑
MIL
‑
125(Ti)压电
‑
复合光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A、在40
‑
60℃水浴环境下，将钛酸四丁酯与乙醇胺混合，再滴入氢氧化钠溶液，然后在剧烈搅拌下加入硝酸锶溶液，将所得液体转移至聚四氟乙烯不锈钢水热釜中，180
‑
200℃下水热反应20
‑
24h，反应结束后将固体产物洗涤干燥，得到SrTiO3粉末；B、按照设计生成NH2‑
MIL
‑
125(Ti)质量的12.5
‑
37.5％称取步骤A合成的SrTiO3粉末，将SrTiO3粉末均匀分散于N,N
‑
二甲基甲酰胺和无水甲醇混合形成的溶剂中，按照设计生成NH2‑
MIL
‑
125(Ti)质量取对应量的2
‑
氨基对苯二甲酸和钛酸四丁酯，依次加入并搅拌均匀，将所得液体转移至聚四氟乙烯不锈钢水热釜中，在150～180℃下水热反应20
‑
24h，反应结束后将固体产物洗涤干燥，得到SrTiO3/NH2‑
MIL
‑
125(Ti)复合压电
‑
光催化剂。2.如权利要求1所述的SrTiO3/NH2‑
MIL
‑
125(Ti)压电
‑
复合光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤A中，乙醇胺用量为每1mmol钛酸四丁酯对应乙醇胺2
‑
6mL，氢氧化钠溶液浓度为2
‑
4mol/L，硝酸锶溶液浓度为2
‑
4mol/L，其中钛酸四丁酯、氢氧化钠、硝酸锶摩尔比为1:(7
‑
14):(1
‑
2)。3.如权利要求1所述的SrTiO3/NH2‑
MIL
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125(Ti)压电
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复合光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤A中，在180℃下水热反应24h；步骤B中，在150℃下水热反应24h。4.权利要求1所述的SrTiO3/NH2‑
MIL
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125(Ti)压电
‑
复合光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤A中，固体产物洗涤干燥过程为用无水乙醇和去离子水各洗涤2次，然后在60℃真空干燥箱中干燥12h。5.权利要求1所述的SrTiO3/NH2‑

【专利技术属性】
技术研发人员：何漩，戴洪敏，陈慧丽，张丹丹，吴海洋，王大珩，杜星，李薇馨，方伟，陈辉，赵雷，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：