[发明专利]一种Cu（0）@ZIF-8催化剂的制备方法及其应用

说明书

本发明提供了一种Cu(0)@ZIF‑8催化剂的制备方法及其应用，包括如下步骤：将ZIF‑8分散在溶剂中，再加入铜盐溶液、表面活性剂及离子液体，剧烈搅拌，缓慢加入还原剂溶液，溶液逐渐由蓝色变为棕色，持续搅拌后变回蓝色，得到固体，将所述固体洗涤离心，得到Cu(0)@ZIF‑8催化剂；所述离子液体选自1‑(4‑磺酸基)丁基吡啶离子液体、1‑丁基‑3‑甲基咪睉林四氢硼酸离子液体及1‑烯丙基‑3‑甲基咪唑氯盐离子液体；所述还原剂选自硼氢化钠、水合肼及抗坏血酸。本发明得到的Cu(0)@ZIF‑8催化剂具有较高的比表面积、高的热稳定性和水稳定性，具备良好的催化效果并可循环使用。

技术领域

本发明属于催化剂制备技术领域，尤其涉及一种Cu(0)@ZIF-8催化剂的制备方法及其应用。

背景技术

金属催化剂，尤其是贵金属催化剂，由于具有独特的光学、电化学、催化特性，引起了人们的巨大关注。贵金属催化活性决定于纳米颗粒的尺寸，形貌，分散度等因素。但是由于其昂贵的价格和有限的供应，贵金属很难大规模应用与工业化生产。除了贵金属，过渡金属铜非常便宜并且来源广泛，是一个不错的替代选择。铜催化剂在许多应用方面有不错的表现。但是金属铜纳米颗粒稳定性有待提高，制备时容易聚集造成团聚，并且在空气或溶液中非常容易被氧化，在表面生成一层氧化物，降低其催化活性，从而限制了其应用。

金属有机骨架材料(MOFs)是由含氧、氮等的多齿有机配体(大多为芳香多酸和多酸)与过渡金属离子组装而成的超分子网络结构的多孔晶体材料，作为一种新型功能性高分子材料具有多种优点，如拓扑结构多样、物理化学性质优良、易设计组装，成为微孔材料领域研究的热点，多被广泛应用于吸附分离、磁性材料、气体储存、药物运输等领域。目前新型的MOFs多孔材料，能结合无机沸石材料的高稳定性和MOFs的高孔隙率和有机功能，多被应用到高效催化和分离过程。

美国环境保护署(EPA)将苯酚和苯酚类化合物列为优先控制污染物，其中对硝基酚(PNP)是高毒性、难降解、难治理的一类化合物，能够持久保留在深层土壤和地下水中，生物体富集浓度大于10μmol/L时会改变细胞的代谢过程，十分不利于微生物、植物和动物生长。然而工业常用PNP作为低毒性对氨基酚的生产前体(4-AP)，染料、显影剂、退热药、皮革防腐剂中间体，所以发展催化剂降解含对硝基酚废水是对环境可持续发展和人类健康非常重要的。常用的降解对硝基酚有吸附法、微生物降解、光催化降解、电化学处理法等，上述方法存在无法快速有效降解及二次污染的的局限性。

发明内容

针对背景技术中的上述缺陷，本发明的主要目的在于提供一种Cu(0)@ZIF-8催化剂的制备方法及其应用，得到Cu(0)@ZIF-8催化剂，该催化剂具有较高的比表面积、高的热稳定性和水稳定性，具备良好的催化效果。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种Cu(0)@ZIF-8催化剂的制备方法，包括如下步骤：

将ZIF-8分散在溶剂中，再加入铜盐溶液、表面活性剂及离子液体，剧烈搅拌，缓慢加入还原剂溶液，溶液逐渐由蓝色变为棕色，持续搅拌后变回蓝色，得到固体，将所述固体洗涤离心，得到Cu(0)@ZIF-8催化剂；

所述离子液体选自1-(4-磺酸基)丁基吡啶离子液体、1-丁基-3-甲基咪睉林四氢硼酸离子液体及1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐离子液体；

所述还原剂选自硼氢化钠、水合肼及抗坏血酸。

作为进一步的优选，所述铜盐选自硝酸铜，氯化铜和硫酸铜。

作为进一步的优选，所述表面活性剂选自苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠及月桂酰基谷氨酸。

作为进一步的优选，所述溶剂为醇类溶剂。