[发明专利]具有高光催化活性C-dots/UiO-66-NH2复合材料的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种具有高光催化活性C‑dots/UiO‑66‑NH₂复合材料的制备方法及其应用，通过一锅油浴法将C‑dots与UiO‑66‑NH₂成功制备了复合材料，并且通过X射线衍射，拉曼光谱，SEM等进行表征。此外，通过可见光下降解酮洛芬实验，光照1h，复合材料降解92％，UiO‑66‑NH₂仅降解了75％。复合材料的降解速率约为UiO‑66‑NH₂的1.87倍。C‑dots与UiO‑66‑NH₂的界面有效地促进了电子的转移，降低了电子与空穴的复合率。增强了可见光吸收，降低了产生激发电子所需的能量，促进了光生电子与空穴的产生，增强了光催化活性，可以更好地应用于有机污染物的光催化处理。

技术领域

本发明属于纳米复合材料与环境材料制备以及应用的技术领域，涉及一种油浴一步法制备C-dots/UiO-66-NH₂复合材料以及其可见光下酮洛芬降解的增强光催化活性。

背景技术

近年来，作为一类新的碳纳米材料，碳点(C-dots)具有成本低、独特电子转移、无毒的优点，在光催化领域得到越来越广泛的应用。与传统的量子点相比，C-dots生物相容性良好，毒性低，水溶性高，易于功能化修饰和有化学惰性。此外，C-dots具有优异的光电性能，包括有利的电子传输和储集能力，光致发光(PL) 和宽光吸收。一些具有上转换PL性能的C-dots可以吸收长波光，然后发出短波光，这将进一步提高光利用率。结合C-dots可以增强光吸收和促进光生电子-空穴对的分离。目前制备C-dots复合材料过程中，需要高温、煅烧和通氮气等条件控制，过程十分复杂，并且该繁琐方法还会降低材料的光吸收范围、光催化等性能。

金属有机骨架(MOF)是一系列具有高表面积和良好有序孔径的新型三维多孔材料。它们在吸附，催化和储气应用方面具有良好的潜力。值得我们关注的是一些特殊的MOF类型(例如Fe-MOF，Ti(IV)-MOF，Zr-MOF，Zn-MOF)。它们在光照下具有良好的催化性能，这归因于它们的激发电子转移的准备。然而， MOF产生激发电子和分离电荷的效率低导致光催化反应效率低。UIO-66-NH₂作为一种常见的Zr基MOF由于其热稳定性好，表面积大和光催化性能良好而被广泛研究。然而，由于其导电性差和可见光响应弱，它仍然受到一些限制。通过将MOF与其他功能材料结合形成复合材料提供了克服这些限制的途径。

因此，通过一步法，将C-dots引入MOF中是一种提高光催化活性的可行方法。

发明内容

针对UIO-66-NH₂导电性差和可见光响应弱的问题，本发明提供一种新型 C-dots/MOF复合材料，所制得的复合材料光催化剂有利于光生载流子的输送过程，具有良好的可见光光催化活性，同时也具有大的比表面积。并研究了 C-dots/UiO-66-NH₂复合材料降解酮洛芬性能。

为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种油浴法制备C-dots/UiO-66-NH₂复合材料，其中，C-dots与UiO-66-NH₂的质量比为0.1:1，所制备的样品记为C-dots/UiO-66-NH₂。

本发明C-dots/UiO-66-NH₂复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)首先在有机溶剂中超声处理C-dots、UiO-66-NH₂，超声处理30分钟，得混合液；所述有机溶剂为乙醇或N,N-二甲基甲酰胺；

(2)将混合液转移至油浴中，在搅拌下加热至120℃并保持12小时；

(3)冷却后，通过离心收集所得固体，并用新鲜乙醇洗涤数次，得产物；