[发明专利]层状UiO-66/g-C3N4/Ag复合材料的制备方法及应用

说明书

本发明属于纳米复合材料技术领域，涉及一种层状UiO‑66/g‑C₃N₄/Ag复合材料的制备方法和应用。本发明先对制备得到g‑C₃N₄进行质子化处理，将质子化g‑C₃N₄和UiO‑66复合，得UiO‑66/g‑C₃N₄，采用光沉积技术将Ag成功负载到了UiO‑66/g‑C₃N₄上形成了一种新型的三元复合材料UiO‑66/g‑C₃N₄/Ag，并且使用扫描电子显微镜(SEM)等来证明。UiO‑66/g‑C₃N₄/Ag复合材料是高效光催化材料，层状复合材料在吸附，光催化，储能等不同领域中起着重要作用。本发明将为MOF，g‑C₃N₄和贵金属半导体结合成层状纳米结构提供重要基准，以改进材料的光催化性能，从而更好地降解有机污染物。

技术领域

本发明属于纳米复合材料技术领域，涉及一种层状UiO-66/g-C₃N₄/Ag复合材料的制备方法以及其性能研究。

背景技术

随着各种能源的不断消耗，社会的发展，大量的污染物去除问题越来越受到研究者的关注。光催化技术因其操作简单，能耗低，无二次污染和高效率而受到人们的青睐。然而，诸如光电子-空穴对的快速重组，可见光响应差和比表面积不足等一些问题限制了许多常规催化剂的应用。

金属有机骨架(MOFs)是近年来流行的新型微孔材料，它是通过将有机配体与过渡金属离子连接而形成的。由于具有高表面积，高孔隙率和可调性的一些特性，MOFs在气体储存，吸附，微电子和催化等许多领域出现。在MOFs族中，Zr₆O₄(OH)₄和1,4-对苯二甲酸(H₂BDC)连接体形成12配位高度填充的面心立方(fcc)结构(MOF的最高报告配位)，使得Zr基MOFs(UiO-66)具有独特的性质，如稀有水稳定性，优异的热稳定性和化学稳定性，即使在强酸和强碱环境下也能保持高稳定性。重要的是，UiO-66具有微孔结构，大比表面积和光化学性质，可以有效地形成异质结催化剂，在污水中稳定地进行催化反应。石墨碳氮化物(g-C₃N₄)是一种仅含碳和氮的光催化剂，因此其低成本和简单合成的特点引起了学术界的关注。通过每一层上氨基与三嗪单元的连接形成的适当的带位置和间隙(2.7eV)和2-D堆叠结构使其具有π-π共轭电子结构，高活性，高稳定性和可见光响应。然而，g-C₃N₄材料的低表面积提供了有限的催化位点，并且光电子对的快速重组问题也阻碍了光催化反应。然而，最近的研究表明，使用具有大比表面积的MOF作为半导体材料与碳质材料组合不仅增加了复合材料的活性位点，而且还减少了光生电子空穴的复合，从而增强了可见光反应。同时，为了进一步克服光催化剂的快速重组过程，已经进行了半导体贵金属组合的广泛研究。在某种程度上，银纳米粒子(Ag纳米粒子)不仅可以作为有效电子陷阱去阻碍光生电子-空穴对的重组，而且还可以由于Ag原子的表面等离子体共振(SPR)引起强烈的可见光吸收。同时，光沉积可以有效地防止Ag NPs的聚集，从而分散催化剂的活性位点，更有利于抑制光诱导的电子-空穴复合。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型层状UiO-66/g-C₃N₄/Ag复合材料及其制备方法以及性能研究，所制得的复合材料有利于提高可见光吸收，具有良好的光催化能力。

为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：