中空结构制造技术

本发明专利技术通过简单的调节水热反应温度，制备出了三维

【技术实现步骤摘要】
中空结构Co
‑
MOFs衍生的Co3O4光催化剂的制备及光热催化降解VOCs


[0001]本专利技术涉及制备光热催化降解
VOCs
的光催化剂材料，具体涉及中空结构的
Co
‑
MOFs
衍生氧化物催化剂的制备方法及其光热催化降解
VOCs
的应用
。

技术介绍

[0002]挥发性有机物（
VOCs
，
Volatile Organic Compounds
）是常见的大气污染物，在常温下容易挥发且对人体有害的有机化合物，主要包括了卤代烃类
、
醇类
、
多环芳烃类
、
烷烃类
、
酮类
、
烯烃类
、
醚类
、
酯类
、
硫烃类等
。
根据
《2022
年中国
VOCs
治理行业专题调研与深度分析报告
》
展示，目前我国工业
VOCs
年排放量将达到了
2113.4
万吨，占人为源排放的
55.5%。
近年来，随着我国工业化进程的逐渐加快，
VOCs
的排放也逐年增加，
VOCs
作为大气污染的重要污染源，不仅与细颗粒物（
PM
2.5
），臭氧层空洞以及光化学烟雾等大气问题密切相关，而且严重危害自然环境和人类身体健康
。
[0003]钴氧化物催化剂是过渡金属催化剂的重要组成部分
。
纯的
Co3O4能够作为多相反应的催化剂，一般被应用于
CO
的还原
、VOCs
的催化氧化等
。Co3O4表面的氧空位含量
、
活性氧含量
、
酸碱度
、
价态分布等化学特性对催化氧化反应的性能存在明显的影响，且表面氧空位含量可为反应物提供吸附位点，促进表面活性氧含量，从而有利于反应物的深度氧化反应进行
。
而且也有相关研究发现，当微量水蒸气存在时，水汽分子覆盖了部分的
Co
3+
的活性位点，使得
VOCs
的催化氧化活性显著降低
。
[0004]乙酸乙酯是目前应用最广的脂肪酸酯之一，具有优异的溶解能力，是极好的工业溶剂
。
乙酸乙酯是无色透明液体，低毒性，有甜味，浓度较高时有刺激性气味，易挥发等特点
。
因此，近年来，乙酸乙酯的大量排放，对于环境和人体健康产生严重危害，因此对于乙酸乙酯的消除迫在眉睫
。
目前，对与乙酸乙酯的处理技术主要包括污染源的预防和末端处理技术，然而末端处理效率是人们重点关注之一
。
[0005]光热催化是指在光催化的基础上同时加入热，或者在热催化的基础上加入光照，从而达到共同催化的目的
。
光热催化不是热催化和光催化的简单叠加，它可以同时利用太阳能和热能，通过协同效应进一步提高催化效率
。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是调控水热温度，制备出具有中空结构的
Co3O4光催化剂材料，然后将
Co3O4光催化剂应用于光热催化降解
VOCs。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]中空结构的
Co
‑
MOFs
衍生氧化物的制备方法，包括以下步骤：
[0009]制备
Co
‑
MOFs
材料：首先，将
4 mmol
的二甲基咪唑溶于
10 mL
混合溶液（
DMF
：
i
‑
PrOH
：
H2O=1
：1：1，体积比）中，超声振动
10 min
，得到混合均匀溶液（标记为
A
溶液）
。
然后，将
Co(NO3)2·
6H2O
（
3 mmol
）和
2,5
‑
二羟基对苯二甲酸（
H4dhtp
）（
1 mmol
，浓度
、
体积）溶解在
[0031]首先，将
4 mmol
的二甲基咪唑溶于
10 mL
（
DMF
：
i
‑
PrOH
：
H2O=1
：1：1，体积比）的混合溶液中，超声振动
10 min
，获得混合均匀溶液（标记为
A
溶液）
。
然后，将
Co(NO3)2·
6H2O
（
3 mmol
）和
2,5
‑
二羟基对苯二甲酸（
H4dhtp
）（
1 mmol
）溶解在
100 mL
（
DMF
：
i
‑
PrOH
：
H2O=1
：1：1）的混合溶液中，获得均匀混合溶液（标记为
B
溶液）
。
随后，将
A
溶液全部缓慢的滴加到
B
溶液中，并且不断搅拌
。
然后装入
100 mL
的不锈钢高压釜
、
密封和保持在
80 ℃
温度条件下反应 24 h。
待冷却到室温后，离心得到红褐色沉淀，再用超纯水和乙醇洗涤4‑5次，然后在
100 ℃
下烘干
12 h
，获得样品标记为
Co
‑
MOF
‑
74
‑
80。
最后，在空气中以
1 ℃
·
min
−1的升温速率，在
400 ℃
下煅烧
4 h
，得到的黑色样品标记为
Co3O4‑
80。
其
SEM
和
TEM
检测结果如图1和图5所示
。
[0032]将
50 mg
制备的
Co3O4‑
80
催化剂材料分散在
2 mL
的乙醇中，然后滴在玻璃纤维滤膜（
φ
=42 mm
）上
。
干燥后，在一个装有
42 mm
石英棉的
200 mL
钢制反应容器中进行乙酸乙酯降解反应，以评估催化剂的活性
。
反应物的体积组成为
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
中空结构的
Co
‑
MOFs
衍生的
Co3O4光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：首先，将
4 mmol
的二甲基咪唑溶于
10 mL
（
DMF
：
i
‑
PrOH
：
H2O=1
：1：1，体积比）的混合溶液中，超声振动
10 min
，获得均匀混合溶液（标记为
A
溶液）；然后，将
Co(NO3)2·
6H2O
（
3 mmol
）和
2,5
‑
二羟基对苯二甲酸（
H4dhtp
）（
1 mmol
）溶解在
100 mL
（
DMF
：
i
‑
PrOH
：
H2O=1
：1：1）的混合溶液中，获得均匀混合溶液（标记为
B
溶液）；随后，将
A
溶液全部缓慢的滴加到
B
溶液中，并且不断搅拌；然后置于
100 mL
的不锈钢高压釜中密封，通过调控不同水热反应温度（
80~150 ℃
）条件，反应
24 h
；冷却到室温后，离心分离得到红褐色沉淀物，用超纯水和乙醇洗涤沉淀物4‑5次，再在
100 ℃
下烘干
12 h
；获得的样品标记为
Co
‑
MOF
‑
74
‑
T
（
T
为不同...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖雷，蒋可，丁学刚，莫胜鹏，胡天龙，徐薇，郑佳茜，樊银明，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：