[发明专利]一种MOFs/CNT光催化剂及制备方法

说明书

本发明公开了一种MOFs/CNT光催化剂及制备方法，MOFs分别为MIL‑53(Al)和UIO‑66(Zr)，制备方法为将多壁碳纳米管加入MOFs的金属盐溶液中，采用水热法于180‑190℃反应制得，合成的MOFs/CNT再采用热处理的方法进行纯化和活化。得到的MOFs/CNT具有稳定、重复利用高的特点，对酚类污染物有良好的降解效果。

技术领域

本发明涉及光催化剂技术领域，特别是涉及一种MOFs/CNT光催化剂及制备方法。

背景技术

金属有机骨架(metal-organic frameworks, MOFs)也叫多孔配位聚合物，是由金属离子或金属簇单元与有机配体通过配位作用自组装形成的一类具有周期性多维网络结构的多孔晶态材料。MOFs在许多领域都具有潜在的应用前景, 主要包括气体存储与分离、催化、传感器、药物输运及质子导体等。MOFs 结构中的金属簇被认为可以扮演半导体量子点的角色, 同时其有机配体基于“天线效应”, 在光激发条件下用来活化这些金属簇, 从而使得MOFs成为可能的光催化剂, 并用于光催化反应。有研究表明，MIL-53(Fe)可以在紫外-可见或者可见光的条件下降解亚甲基蓝(MB). 但是光降解速率不是太高。

碳纳米管(CNT)拥有大比表面积，高化学稳定性，较好的吸附能力，还因其独特的内在结构（一维官腔，长径比）而表现出独特的金属或半导体导电性。研究表明碳纳米管与TiO₂，ZnO复合可以提高TiO₂，ZnO光催化活性。复合碳纳米管可以促进光生电子-空穴的分离，提高羟基自由基含量，增强光敏作用。如何将MOFs负载于碳纳米管合成稳定、重复利用率高的复合光催化剂，是本发明要解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种MOFs/CNT光催化剂及制备方法，MOFs分别为MIL-53(Al)和UIO-66(Zr)，制备方法为将多壁碳纳米管加入MOFs的金属盐溶液中，采用水热法于180-190℃反应制得，合成的MOFs/CNT再采用热处理的方法进行纯化和活化。得到的MOFs/CNT具有稳定、重复利用高的特点，对酚类污染物有良好的降解效果。

本发明的一种MOFs/CNT光催化剂及制备方法技术方案为，一种MOFs/CNT光催化剂，将MOFs负载于碳纳米管合成的光催化剂。

MOFs分别为MIL-53(Al)和UIO-66(Zr)。

所述的MOFs/CNT光催化剂的制备方法，将多壁碳纳米管加入MOFs的金属盐溶液中，采用水热法于180-190℃反应制得，合成的MOFs/CNT再采用热处理的方法进行纯化和活化。

MIL-53(Al)/CNT复合材料的制备步骤：

（1）取硝酸铝，对苯二甲酸分别溶解在的N,N-二甲基甲酰胺中超声溶解，再加入一定量的多壁碳纳米管得到混合物；

（2）混合物180-190℃反应48-72h；

（3）反应结束后在室温条件下自然冷却，得到浅褐色固液混合物，过滤后用N,N-二甲基甲酰胺洗涤1-3次,再加入乙醇中超声洗涤，移至120℃烘箱中烘干；

（4）将烘干后的产物置于350-650℃烘5-8h,得到活化的MIL(Al)-53/CNT复合材料。

步骤（1）中，多壁碳纳米管与MIL-53(Al)的固液比为1-50g/L，MIL-53(Al)中硝酸铝的浓度为0.024-0.115mol/L，对苯二甲酸的浓度为0.016-0.069 mol/L。

步骤（2）中，将混合物转移至聚四氟乙烯内衬罐，再放置于不锈钢水热反应釜中，将反应釜密封后置于180-190℃烘箱中反应48-72h。

UIO-66(Zr)/CNT复合材料的制备步骤：