[发明专利]硫化镉包裹的金属有机框架MIL-101(Cr)光催化复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了硫化镉包裹的金属有机框架MIL‑101(Cr)光催化复合材料及其制备方法与应用，首先制备金属有机框架MIL‑101(Cr)，然后对其进行除杂和活化，金属有机框架MIL‑101(Cr)再与巯基乙胺、Cd(Ac)₂·2H₂O、硫代乙酰胺反应得到硫化镉包裹的金属有机框架MIL‑101(Cr)光催化复合材料，该材料在光催化选择性还原硝基化合物中具有良好的转化率和选择性。本发明制备过程简单，反应条件温和，对优化复合材料的微观结构并拓展其在选择性有机转换反应中的应用有重要的参考作用和实际应用价值。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种硫化镉包裹的金属有机框架MIL-101(Cr)光催化复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

光催化技术作为一项绿色技术，一方面可用于水、空气和土壤等环境污染的治理；另一方面，也可以用于光解水制氢，二氧化碳还原和有机转化反应等。随着该技术的不断发展，将光催化技术用于绿色有机合成领域的研究备受关注。近年来，金属有机框架材料由于具有较大的比表面积、丰富的拓扑结构、可调的能带结构，以及结构兼具可剪裁性、可设计性、易调变等特点，成为了颇具潜力的异相光催化剂材料。硫化镉具有合适的能带结构，是优良的可见光半导体光催化材料。因此，将金属有机框架MIL-101(Cr)与硫化镉结合，充分发挥两者的优势，在材料合成和光催化领域中都具有重要的科学研究意义。然而，由于金属有机框架材料的合成条件和硫化镉的合成条件不匹配，传统的结合方式存在硫化镉颗粒在金属有机框架上负载不均匀，颗粒尺寸和负载量无法控制等问题。基于此，开发新的制备方法，构建具有良好界面作用的金属有机框架-硫化镉复合材料，对充分发挥两者的优势并用于光催化选择性有机合成反应具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硫化镉包裹的金属有机框架MIL-101(Cr)光催化复合材料及其制备方法，以及该光催化复合材料在选择性有机转化反应中的应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种硫化镉包裹的金属有机框架MIL-101(Cr)光催化复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）制备金属有机框架MIL-101(Cr)：在25 mL的聚四氟乙烯内衬中加入CrCl₃·6H₂O、对苯二甲酸和去离子水，超声15-25 min；然后将聚四氟乙烯内衬置于200-220℃的烘箱中反应24-28 h，离心，取沉淀烘干，得到金属有机框架MIL-101(Cr)；

（2）金属有机框架MIL-101(Cr)的除杂及活化：将金属有机框架MIL-101(Cr)分散在无水乙醇中，75-85 ℃回流20-24 h，然后将金属有机框架MIL-101(Cr)用无水乙醇洗涤并烘干；

（3）制备硫化镉包裹的金属有机框架MIL-101(Cr)光催化复合材料：将烘干后的金属有机框架MIL-101(Cr)分散在无水乙醇中，加入巯基乙胺并搅拌5 -10min，然后将混合物在80-85 ℃下反应2-2.5 h；再加入Cd(Ac)₂·2H₂O继续反应2 -2.5 h；再加入硫代乙酰胺继续反应12-14 h；然后将产物离心、洗涤、烘干，得到硫化镉包裹的金属有机框架MIL-101(Cr)光催化复合材料。

步骤（1）中，所述CrCl₃·6H₂O和对苯二甲酸的质量比为266.6 ：160-170，优选为266.6∶166.6。

步骤（1）中，所述离心操作具体如下：产物先在3000-3500 r/min的转速下离心3-4min，取滤液重新在3000-3500 r/min的转速下离心2次，然后将滤液在8000-8500 r/min的转速下离心5-6 min，合并每次离心得到的沉淀。