[发明专利]利用缺陷型金属有机骨架光催化剂光催化降解有机污染物的方法

说明书

本发明公开了一种利用缺陷型金属有机骨架光催化剂光催化降解有机污染物的方法，该方法是采用缺陷型金属有机骨架光催化剂对有机污染物进行光催化降解，其中缺陷型金属有机骨架光催化剂是以六水合三氯化铁和对苯二甲酸为原料，N,N‑二甲基甲酰胺为溶剂，在酸调节剂的作用下通过溶剂热反应制备得到；该缺陷型金属有机骨架光催化剂为缺陷型MIL‑53金属有机骨架光催化剂。本发明利用缺陷型金属有机骨架光催化剂光催化降解有机污染物的方法具有工艺简单、操作方便、成本低廉、易回收重复利用、处理效率高、降解率高等优点，能够实现对有机污染物的有效快速降解，在有机污染物废水的实际处理中具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于光催化的应用领域，涉及一种利用缺陷型金属有机骨架光催化剂光催化降解有机污染物的方法。

背景技术

光催化技术是一种在能源和环境领域有着重要应用前景的绿色技术。近年来，光催化应用技术研究发展十分迅速，这项新技术具有能耗低、操作流程简易、反应条件温和等优势，可在室温下将水、空气和土壤中有机物完全氧化成无毒、无害的物质，避免了二次污染。特别是在降解有机污染物方面表现突出，能有效降解包括抗生素制药废水、含硫燃料废水、发酵类生产废水、精细化工废水等在内的多种有机废水，以达到排放标准。

近些年来，金属有机骨架(MOFs)作为一类由无机金属中心(金属离子或者金属簇)与桥连的有机配体通过自组装相互连接形成的具有周期性网络结构的晶态多孔材料，引起了广泛关注。MILs系列(莱瓦希尔骨架材料)是由法国凡尔赛大学以Ferey为首的拉瓦锡尔研究工作组用三价金属离子(铝(Al)、铁(Fe)、钒(V)、铬(Cr)与对苯二甲酸等羧酸配体合成一类MOF材料，基于不同的金属中心合成的晶体具有相同的晶体结构。MIL-53作为MIL家族的一员，是一种以Fe(III)为中心金属离子，由八面体Fe(III)和1，4-对苯二甲酸组成的MOF，其禁带宽度为2.72eV，具有可见光响应的特点，但是，由于光生电子和空穴的较快复合，MIL-53的光催化活性仍然较差。现有提高MIL-53光催化活性的技术主要包括两种，第一种是添加额外的电子受体，比如过氧化氢(H₂O₂)，硫酸盐persulfate(PS)，过硫酸盐peroxymonosulfate(PMS)等作为电子受体；第二种是构建异质结结构，如MIL-53/AgI，MIL-53/Ag₃PO₄，MIL-53/CdS，MIL-53/SnS等。然而，添加电子受体的技术存在处理效果不佳，制备复杂，可能对环境有潜在危害等影响；而异质结光催化容易发生光腐蚀现象，有毒金属离子容易溶出，可能造成环境危害，造成二次污染。因此，需要开发一种具有均匀介孔结构、比表面积高、光吸收范围宽、禁带宽度小、光电流大、阻抗小、光催化活性高的新型金属有机骨架材料，这对于有效降解环境中的有机污染物具有十分重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，提供一种具有均匀介孔结构、比表面积高、光吸收范围宽、禁带宽度小、光电流大、阻抗小、光催化活性高的缺陷型金属有机骨架光催化剂，特别是光催化降解有机污染物效果显著。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种利用缺陷型金属有机骨架光催化剂光催化降解有机污染物的方法，所述方法是采用缺陷型金属有机骨架光催化剂对有机污染物进行光催化降解；所述缺陷型金属有机骨架光催化剂是以六水合三氯化铁和对苯二甲酸为原料，N,N-二甲基甲酰胺为溶剂，在酸调节剂的作用下通过溶剂热反应制备得到；所述缺陷型金属有机骨架光催化剂为缺陷型MIL-53金属有机骨架光催化剂。

上述的方法，进一步改进的，所述缺陷型金属有机骨架光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将六水合三氯化铁、对苯二甲酸溶于N,N-二甲基甲酰胺中，得到混合溶液A；

(2)往步骤(1)得到的混合溶液A加入酸调节剂，得到混合溶液B；