一种染料敏化型TiO2@HOFs光促催化剂及制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种染料敏化型TiO2@HOFs光促催化剂及制备方法与应用，属于材料科学、环境科学与合成技术领域。本发明专利技术将氢键有机骨架材料与TiO2分散于去离子水中并超声处理，然后进行转速旋涡震动，得到乳白色悬浮液；将乳白色悬浮液离心，得到的固体样品进行干燥，即得到染料敏化型TiO2@HOFs光促催化剂。本发明专利技术将HOF

【技术实现步骤摘要】
一种染料敏化型TiO2@HOFs光促催化剂及制备方法与应用


[0001]本专利技术属于材料科学、环境科学与合成
，尤其涉及一种染料敏化型TiO2@HOFs光促催化剂及制备方法与应用。

技术介绍

[0002]二氧化钛(TiO2)是一种在光催化领域被广泛应用的催化剂，它具有高光催化活性、强氧化性、无腐蚀性、化学稳定性和成本低廉等优点。但TiO2也存在带隙大、可见光吸收效率低、水分散性差等问题，这将导致其量子产率降低，光生电子
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空穴对的分离效率降低，从而限制其光催化活性。因此，为了提高TiO2的光催化性能，人们合成了各种基于TiO2的复合材料，对其进行结构和成分的改性，染料敏化是有效的方法之一。
[0003]有机染料广泛应用于日常生活和工业过程中，由于其毒性和有限的生物降解性，是水污染的普遍来源。大多数染料都是有色的，具有优异的光吸收能力。因此，染料在光降解过程中可以作为光催化剂的增感剂。罗丹明B(RhodamineB,RhB)是一种常见的有机染料，具有吸收可见光的能力，并被激发产生光电子。然而，Rhb敏化TiO2并没有表现出明显的光催化活性改善。TiO2与另一种具有合适能带结构的材料组成，可以调节带隙，促进电荷在RhB和催化剂之间的分离和转移，提高敏化效率。
[0004]氢键有机骨架(HOFs)是由有机结构基元通过分子间氢键连接，构筑而成的晶态多孔材料，又被称为超分子有机骨架(SOFs)等，因为其独特的物理化学性质使其在气体储存与分离、质子传导、生物医疗、分子识别、异相催化等领域有了重要进展。然而，柔性和可逆氢键导致HOFs材料的稳定性差，限制了其应用。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术提出了一种染料敏化型TiO2@HOFs光促催化剂及制备方法与应用。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种染料敏化型TiO2@HOFs光促催化剂，将HOFs材料与TiO2按照质量比10
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90∶90
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10的比例复合。即以总质量100％计，TiO2占比10
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90％，余量为HOFs材料。进一步地，所述HOFs材料为HOF
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TCPB
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373纳米片，制备方法包括以下步骤：
[0008]1)将H4TCPB溶解于有机溶剂，将溶解后的样品放入去离子水中，在密封条件下进行加热处理，得到无色片状晶体；
[0009]2)将无色片状晶体粉碎研磨后分散于有机溶剂中，得到的混合物在冰水浴中浸泡，静置，得到悬浮液；
[0010]3)将悬浮液在8000
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12000rpm转速下离心10
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30min，得到HOF
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TCPB
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373纳米片。
[0011]进一步地，步骤1)中所述加热处理是指在373K下保持2
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10天。
[0012]进一步地，步骤1)中所述H4TCPB与有机溶剂的用量比为(10
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80)mg∶(1
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10)mL；所述有机溶剂为DMF。
[0013]进一步地，步骤2)中所述有机溶剂为乙醇。
[0014]本专利技术还提供一种所述的染料敏化型TiO2@HOFs光促催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0015]将HOFs与TiO2分散于去离子水中并超声处理，然后以2500rpm的转速旋涡震动，得到乳白色悬浮液；将乳白色悬浮液在8000
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12000rpm转速下离心，将固体样品进行干燥，即得到染料敏化型TiO2@HOFs光促催化剂。
[0016]进一步地，所述TiO2在体系中的质量百分数为10
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90％。优选为20％、40％、60％、80％。
[0017]本专利技术还提供一种所述的染料敏化型TiO2@HOFs光促催化剂在降解废水中罗丹明B中的应用。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
[0019]HOF
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TCPB
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373是一种高度稳定的HOF材料，由于其双氢键和2倍互穿结构，该材料表现出优异的热、水解、酸碱稳定性。本专利技术将HOF
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TCPB
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373与TiO2结合，制成RhB敏化型TiO2@HOF复合催化剂可有效解决RhB
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TiO2体系中敏化效率低的问题，具有高效的光敏化、催化活性，在光催化领域具有广阔的应用前景，具体的：(1)HOF
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TCPB
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373具有超薄的纳米片形貌，有利于在颗粒状TiO2表面附着形成复合材料和异质结结构；(2)HOF
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TCPB
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373具有光化学活性，有可能与TiO2产生协同光催化作用；(3)HOF
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TCPB
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373上含有丰富的羧基可以增强TiO2的亲水性，并提供电负性表面促进阳离子型的RhB在催化剂上的吸附，促进催化剂与水溶液中RhB的接触和电荷转移。
附图说明
[0020]构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0021]图1为本专利技术实施例中染料敏化型TiO2@HOFs光促催化剂制备流程示意图；
[0022]图2为实施例1制备的40％TiO2@HOFs光促催化剂、TiO2和HOF
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TCPB
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73的X射线衍射谱图对比；
[0023]图3为实施例1制备的40％TiO2@HOFs光促催化剂、TiO2和HOF
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TCPB
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73的FTIR谱图；
[0024]图4实施例1制备的40％TiO2@HOFs光促催化剂的SEM图和EDS元素分布图；
[0025]图5为实施例1制备的40％TiO2@HOFs光促催化剂、TiO2和HOF
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TCPB
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73的XPS谱图；
[0026]图6为实施例1制备的40％TiO2@HOFs光促催化剂、TiO2和HOF
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TCPB
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73的氮气吸附、脱附等温线的对比图；
[0027]图7为实施例1制备的40％TiO2@HOFs光促催化剂、TiO2和HOF
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TCPB
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73的水接触角对比图；
[0028]图8为实施例1制备的40％TiO2@HOFs光促催化剂、TiO2和HOF
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TCPB
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73的Zeta电位图；
[0029]图9为实施例1
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4制备的40％TiO2@HOFs、20％TiO2@HOFs、60％TiO2@HOFs、8本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种染料敏化型TiO2@HOFs光促催化剂，其特征在于，将氢键有机骨架材料与TiO2按照比例复合，其中，所述TiO2质量占比为10
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90％。2.根据权利要求1所述的染料敏化型TiO2@HOFs光促催化剂，其特征在于，所述氢键有机骨架材料为HOF
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TCPB
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373纳米片，制备方法包括以下步骤：1)将H4TCPB溶解于有机溶剂，将溶解后的样品放入去离子水中，在密封条件下进行加热处理，得到无色片状晶体；2)将无色片状晶体粉碎研磨后分散于有机溶剂中，得到的混合物在冰水浴中浸泡，静置，得到悬浮液；3)将悬浮液在8000
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12000rpm转速下离心10
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30min，得到HOF
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TCPB
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373纳米片。3.根据权利要求2所述的染料敏化型TiO2@HOFs光促催化剂，其特征在于，步骤1)中所述加热处理是指在373K下保持2
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10天。4.根据权利要求2所述的染料敏化型TiO2@HOFs光...

【专利技术属性】
技术研发人员：李忠月，张新昕，刘伟，
申请(专利权)人：烟台大学，
类型：发明
国别省市：