一种合金结构修饰的金属有机框架材料及制备方法和应用技术

本发明专利技术一种合金结构修饰的金属有机框架材料及制备方法和应用，所述方法将ZrCl4粉末在N,N

【技术实现步骤摘要】
一种合金结构修饰的金属有机框架材料及制备方法和应用


[0001]本专利技术属于光催化材料制备领域，具体涉及一种合金结构修饰的金属有机框架材料及制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着现代工业的发展和机动车辆的不断增加，在化石燃料不断消耗的同时，对人类的健康也存在严重危害。目前，环境净化技术有很多，包括膜分离、焚烧和催化氧化等，从源头治理角度出发，控制NO
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的产生应改善燃烧方法和改进燃烧设备来控制NO
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的产生。从末端治理角度出发，针对热电行业中排出的高浓度氮氧化物，目前已有较成熟的净化工艺。但对于低浓度的NO
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治理更加困难。光催化技术几乎不产生二次污染、反应能耗低、反应过程温和、且反应产物易被植物及微生物吸收等特点，是极具应用前景的环境友好型技术，被环保界认定为当今世界最理想的环境净化技术。
[0003]与传统净化技术相比，以半导体材料为主导的光催化净化NO技术利用太阳能将低浓度的NO高效转化形成硝酸盐并减轻其危害，在绿色治理NO
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领域展现出广阔的应用前景。转化方式如下：在太阳光的作用下光催化材料产生的多种活性氧物种与空气中的NO发生氧化还原反应,使其转化成HNO3、N2O、HNO2、N2等产物。
[0004]与传统半导体光催化剂相比，MOFs材料具有很多优良特性，通常具有超高的比表面积和优异的吸附性能、开放的金属活性位点和更易于功能化，其高比表面积特性能可获得更多的催化活性位点与反应物充分接触；在催化反应过程中其开放的金属位点是过渡金属，它不仅可以作为吸附有毒气体的结合位点，还可以作为活性位点来生成活性自由基。MOFs材料在受到光激发后，能够产生电子
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空穴对这种类似半导体的性能。因此MOFs材料的优良物理化学特性使其在光催化领域展现出极高的价值。UIO
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66系列作为水稳定性最好的MOF之一，是由6个Zr原子与12个H2BDC配位而成的面心立方结构，具备较大的比表面积、易功能化的结构、可调控的孔径等典型MOFs材料性能优势，另外还具有优异的水热稳定性和酸碱稳定性，使它在气体和液体吸附分离方面有着显著的效果。除此之外，在此基础上引入吸光基团
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NH2，增强其可见光的利用率。因此，与单一UIO
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66材料相比，UIO
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66基复合材料在NO氧化领域具有极大的应用前景。
[0005]多金属纳米颗粒作为一类丰富的助催化剂，在光催化反应的三个关键步骤中能够起到重要的调控作用。相比于单金属MOFs，多金属MOFs表现出了独特并丰富的性能，并且金属组分越多，越易展示出更多的特殊性质。双金属MOFs被广泛应用主要是由于它拥有以下单金属MOFs不具备的优势：(1)双金属MOFs含有两种金属活性位点，这有利于提高材料骨架结构的稳定性、催化活性等；(2)通过交换金属离子引入的配位不饱和度，可以提高MOFs的气体吸附性能和催化性能；(3)双金属MOFs的性能可以根据调节金属的比例进行设计调控，从而可以得到所需性能的MOFs材料。Cu被认为是最有前途的催化剂，Ag由于局域表面等离子体共振(LSPR)而具有吸收可见光谱的独特能力，恰好能弥补UIO
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66
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NH2可见光响应弱的问题，同时具有高载流子迁移率和高吸收截面，成为一种前景广阔的敏化剂。但截至目前，
还没有合金结构与金属有机框架材料协同高效光催化深度氧化NO，进而展现优异性能的报道。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种合金结构修饰的金属有机框架材料及制备方法和应用，具有高效光催化深度氧化NO的性能，并且含毒性副产物NO2生成量少、稳定性强。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种合金结构修饰的金属有机框架材料的制备方法，包括如下步骤：
[0009]S1，将ZrCl4粉末在N,N
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二甲基甲酰胺中分散均匀，之后加入2
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氨基对苯二甲酸、去离子水和乙酸混合均匀，ZrCl4和2
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氨基对苯二甲酸的质量比为(0.466～0.5)：(0.3624～0.4)，得到前驱液，将前驱液在80～120℃下水热反应，得到反应液；
[0010]S2，将反应液中的产物分离后干燥，得到UIO
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66
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NH2，将UIO
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66
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NH2均匀分散在甲醇水溶液中，得到混合液；
[0011]S3，将AgNO3溶液和CuSO4溶液溶解在混合液中，使UIO
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66
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NH2、Cu
2+
和Ag
+
的质量比为100：0.5：(0.3～0.8)，之后边光照边搅拌1～2h，最后将产物分离后干燥，得到合金结构修饰的金属有机框架材料。
[0012]优选的，S1中，ZrCl4和N,N
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二甲基甲酰胺的比例为(0.466～0.5)g：(60～80)mL。
[0013]优选的，S1中，ZrCl4和去离子水、乙酸的比例为(0.466～0.5)g：(0.02～0.04)mL：(1～1.2)mL。
[0014]优选的，S1中，前驱液在所述温度下水热反应24～48h，得到反应液。
[0015]优选的，S1中，将反应液先离心，之后分离出产物，再用DMF和无水甲醇交叉洗涤，最后干燥，得到UIO
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66
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NH2。
[0016]进一步，所述离心在9000～10000r/min下进行5～10min，之后DMF和无水甲醇交叉洗涤3～5次，最后的干燥在60～80℃下进行6～12h。
[0017]优选的，S2先将UIO
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66
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NH2研磨成粉末，之后加入水和甲醇超声15～30min，UIO
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66
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NH2、水和甲醇的比例为(100～105)mg：(40～60)mL：(10～20)mL，得到混合液。
[0018]优选的，S3在混合液中加入AgNO3溶液和CuSO4溶液，先搅拌1～2h，之后在800～1000rpm的转速下边光照边搅拌1～2h。
[0019]一种由上述任意一项所述的合金结构修饰的金属有机框架材料的制备方法得到的合金结构修饰的金属有机框架材料。
[0020]合金结构修饰的金属有机框架材料在光催化深度氧化NO中的应用。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0022]本专利技术一种合金结构修饰的金属有机框架材料的制备方法，先通过溶剂热法合成UIO
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66
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NH2作为前驱体，其中Zr
4+
作为金属中心，有12个单齿有机配体与金属团簇连接配位，形成稳定的有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种合金结构修饰的金属有机框架材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，将ZrCl4粉末在N,N
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二甲基甲酰胺中分散均匀，之后加入2
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氨基对苯二甲酸、去离子水和乙酸混合均匀，ZrCl4和2
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氨基对苯二甲酸的质量比为(0.466～0.5)：(0.3624～0.4)，得到前驱液，将前驱液在80～120℃下水热反应，得到反应液；S2，将反应液中的产物分离后干燥，得到UIO
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NH2，将UIO
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NH2均匀分散在甲醇水溶液中，得到混合液；S3，将AgNO3溶液和CuSO4溶液溶解在混合液中，使UIO
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NH2、Cu
2+
和Ag
+
的质量比为100：0.5：(0.3～0.8)，之后边光照边搅拌1～2h，最后将产物分离后干燥，得到合金结构修饰的金属有机框架材料。2.根据权利要求1所述的合金结构修饰的金属有机框架材料的制备方法，其特征在于，S1中，ZrCl4和N,N
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二甲基甲酰胺的比例为(0.466～0.5)g：(60～80)mL。3.根据权利要求1所述的合金结构修饰的金属有机框架材料的制备方法，其特征在于，S1中，ZrCl4和去离子水、乙酸的比例为(0.466～0.5)g：(0.02～0.04)mL：(1～1.2)mL。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱鹏飞，秦爽，耿孟镕，雒一凡，何雯，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：