[发明专利]完整型蜂窝状锌基复合材料（(ZnO@C)/C）及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及催化剂制备技术领域，尤其是一种完整型蜂窝状锌基复合材料((ZnO@C)/C)及其制备方法和应用，包括：1)载体的前处理：取块状生物质与酸溶液回流反应，再用去离子水洗涤，常温干燥，密封保存待用；2)分别称取锌盐和2‑甲基咪唑溶于甲醇中，搅拌均匀得溶液A；3)将前处理完的生物质常温浸渍在溶液A中一段时间，或者将前处理完的生物质与溶液A一同置入水热反应釜中恒温水热反应，然后冷却至室温；取出块状生物质，冷却至室温；4)所得生物质置于瓷舟中，在通N₂的条件下煅烧，制得完整型蜂窝状锌基复合材料((ZnO@C)/C)。产品可用于光催化降解有机废水。

技术领域

本发明涉及催化剂制备技术领域，具体领域为一种蜂窝状锌基复合材料及其制备方法。

背景技术

近年来，有机废水污染越来越严重，治理废水成为一种迫切需求。木材衍生材料，特别是纤维素纳米纤维和纤维素纳米晶，近年来在新兴应用领域取得了重大进展，特别是在催化剂载体领域得到广泛应用，金属有机框架材料作为良好的催化剂降解有机废水材料，两者的有效结合为清洁可再生能源的研究带来了希望。

金属有机框架材料(Metal-Organic Frameworks，简称MOFs)是一种由金属离子与有机配体通过配位相连形成的新型多孔网状结构材料。它是利用有机配体与金属离子或金属团簇通过配位键或分子间相互作用力自组装而成的具有一维、二维或三维的无限网络结构的晶体材料。因其具有很大的比表面积、可调的孔径大小以及可根据目标要求作化学修饰、结构丰富等优点，MOFs在催化方面表现出很大的应用潜能。

多孔碳材料具有化学稳定性高、吸附能力强、耐酸，耐碱，耐热性强以及较规整的空隙结构等优点，使其在催化剂载体、吸附剂和电化学储能等领域得到广泛应用。

MOFs材料衍生的多孔碳材料本身具有大的比表面积、良好的耐酸，耐碱，耐热性能以及较高的化学稳定性，其sp²杂化的碳可与有机分子产生强的π-π相互作用以及疏水相互作用，不同孔隙、孔径结构的多孔碳材料对不同结构的分析物将产生体积排阻效应，有利于实现选择性萃取，因此MOFs材料衍生出的金属多孔复合材料有望成为性能优良的新型催化剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种完整型蜂窝状锌基复合材料((ZnO@C)/C)及其制备方法和应用。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种完整型蜂窝状锌基复合材料((ZnO@C)/C)的制备方法，包括以下步骤：

(1)载体的前处理：取0.5～5g的块状生物质与30～150mL的酸溶液在50～120℃温度下回流反应1～36小时，再用去离子水对生物质进行洗涤，常温干燥，密封保存待用；

(2)称取摩尔比为1：1～36的锌盐溶液和2-甲基咪唑溶于甲醇中，搅拌均匀得到溶液A；

(3)将步骤(1)中前处理完的生物质常温浸渍在溶液A内浸渍5～36小时，或者将前处理完的生物质与溶液C一同置入聚四氟乙烯水热反应釜中80～130℃恒温反应10～30 小时，然后冷却至室温；取出块状生物质，冷却至室温；

(4)将步骤(3)所得生物质置于瓷舟中，在通N₂的条件下煅烧，制得完整型蜂窝状锌基复合材料((ZnO@C)/C)。

其中，所述步骤(1)中的酸溶液为硝酸、双氧水或者高锰酸钾溶液。

其中，所述步骤(1)中生物质为具有天然大孔道的生物质材料。

其中，所述步骤(1)中生物质包括木块、竹子。

其中，所述步骤(1)中洗涤次数为3～6次。

其中，所述步骤(2)中锌盐为氯化锌或硝酸锌；溶剂为甲醇。