[发明专利]一种Ag@MOFs/TiO2

说明书

本发明公开了一种Ag@MOFs/TiO₂光催化剂的制备方法与应用。本发明采用双溶剂法，先通过将贵金属纳米粒子和制备的MOF的有机溶剂的自组装，然后在还原剂存在条件下制得Ag@MOFs，最后将TiO₂均匀分散在Ag@MOFs的水溶液中，最终制得具有三层结构的MOFs光催化剂。所制备的光催化剂能够广泛应用于废水治理、大气净化等领域。本发明发明制备的催化剂提高了光生电子‑空穴的分离率，不仅使得复合污染物能够分离开来并同步处理，最终提高其光催化效率；而且由于其光生电子‑空穴分利率的提高也使得其对单一污染物的光催化效率也得到了提高。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种Ag@MOFs/TiO₂光催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

近年来，由中心金属离子和有机配体组成的三维多孔状MOFs材料由于其具有大比表面积、种类和结构的多样性、可化学功能化、高孔隙率及结构可调的特性而成为研究的热点，其在吸附/储存CO₂、储氢、化学分离、药物传递和非均相催化等方面都显示出巨大的应用前景；同时以TiO₂为代表的半导体光催化技术因具有能耗低、反应条件温和、无二次污染等优点，在光催化、电化学电容器、太阳能电池以及环境污染控制等方面具有很好的应用前景。然而，当TiO₂作为光氧化催化剂时，存在严重的光生载流子复合的问题，导致其催化效率不高。近年来，构建异质结以及负载助催化剂等方法被用来作为促进电子空穴分离的手段。

目前针对重金属‐难降解有机物复合污染的处理方法主要是先吸附再处理，但重金属和染料在催化剂表面会存在竞争吸附，以及光生电子‐空穴复合率高等缺陷。本发明采用双溶剂法，通过将有机配体、金属源、贵金属源以及TiO₂在特定的溶剂中水解聚合、洗涤及真空干燥的方法制备得到三层的MOFs光催化剂。这种MOFs光催化剂由于其多级孔道结构，可以将重金属和染料大分子分离开来，将有利于反应物的吸附，也使得入射光在其内部进行多次的反射从而有利于提高对光的利用；同时将Ag纳米粒子和TiO₂分别负载在材料内外表面，这种空间的分离使得表面的电子和空穴向相反的方向移动，这将大大减少电子‐空穴复合。本发明所设计的材料为复合污染的处理提供了新的思路。

发明内容

本发明的目的在于克服在多种污染物在催化剂表面会存在竞争吸附，以及光生电子‐空穴复合率高等缺陷，提供一种Ag@MOFs/TiO₂光催化剂及其制备方法与应用。所制得的光催化剂较单一MOFs表现出更加显著的光催化活性提升。

本发明目的通过以下技术方案来实现：

一种Ag@MOFs/TiO₂光催化剂的制备方法，通过有机配体、金属源、贵金属源以及TiO₂在特定的溶剂中水解聚合、洗涤及真空干燥的方法制备得到三层的MOFs光催化剂。所述光催化剂是具有特定孔道结构的MOFs，一方面这种独特的多级孔道结构有利于传质及提高对光的吸收；另一方面，其多级孔道结构可以将重金属和染料大分子分离开来，将有利于反应物的吸附。

一种Ag@MOFs/TiO₂光催化剂的制备方法，通过将有机配体、金属源、贵金属源以及TiO₂在含有酸的水溶液中水解聚合、洗涤及真空干燥的方法制备得到三层的MOFs光催化材料。

一种Ag@MOFs/TiO₂光催化剂的制备方法，包括以下步骤：