[发明专利]一种自支撑型均相化的多相催化材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种自支撑型均相化的多相催化材料及其制备方法和应用。该制备方法包括：将锌盐、芳香羧酸和有机溶剂混合，得到MOF‑i；以二甲基咪唑、硝酸钴为原料水为溶剂，合成ZIF‑67纳米晶；将ZIF‑67纳米晶、MOF‑i和溶剂混合，在室温下搅拌0.5h‑3h，得Zn/Co‑MOF‑i/ZIF‑67；在惰性气氛下，将Zn/Co‑MOF‑i/ZIF‑67热解1h‑8h，得到自支撑型均相化的多相催化材料。本发明还提供了由上述制备方法制备得到的催化材料，本发明的该催化材料可以用于降解污水中的有机污染物。

技术领域

本发明涉及一种催化材料及其制备方法，尤其涉及一种可以用于降解污水中有机污染物的多相催化材料及其制备方法，属于催化剂制备技术领域。

背景技术

近年来，城市化水平的不断提高，化工产品需求量的不断增加，致使污水排放量逐年增加，有机污染物对环境尤其是对水资源所造成的破坏日益严重。而硝基化合物与染料是有机污染物的主要成分，因此，如果能降解农业或工业废水中的有机污染物，不仅能降低环境污染，又能变废为宝，为精细化学品的生产提供原料。

目前有机废水处理的方法主要有生物、物理和化学方法。基于吸附、膜分离、好氧、厌氧处理等的生物、物理方法，虽然能降低水中污染物的浓度，但不能从根本上根除有机污染物，导致吸附或者分离后的有机污染物对环境造成二次危害。因此只有从根本上消除有机污染物，才能真正实现保护环境。化学处理方法通过使用催化材料，将废水中的有机污染物转化为无毒无污染的物质，不仅能大大提高污水降解的效率，且不会造成二次污染，有望实现可持续发展。

目前，人们研究的污水降解催化材料主要有Au、Pd、AuCu、PdCu等贵金属或掺杂型贵金属催化材料。这些贵金属催化材料虽然活性高，但其储量有限，成本高，无法实现大规模生产与应用。

近年来，不含金属的氮掺杂材料被用于污水降解。研究发现氮掺杂石墨烯用于4-硝基酚还原，其活性与贵金属催化剂相当，大大降低了生产成本。然而，这种氮掺杂的石墨烯需要经历多步反应制备，氮的有效利用率低；同时石墨烯的微孔结构不利于物质传递和运输，回收利用也十分困难(Xiang-kai Kong,Zhi-yuan Sun,Min Chen,Chang-le Chen,Qian-wang Chen.Metal-free catalytic reduction of 4-nitrophenol to4-aminophenol by N-doped graphene,Energy&Environmental Science,2013,6:3260-3266)。