[发明专利]铈掺杂NH2-UiO-66/硫化铟锌复合可见光催化剂的制备方法

说明书

本发明涉及采用溶剂热法制备铈掺杂NH₂‑UiO‑66，然后利用原位生长法，通过水热反应分别得到铈（Ⅳ）和铈（Ⅲ）掺杂NH₂‑UiO‑66/硫化铟锌复合可见光催化剂，本发明的有益效果是：该制备方法成本低，可重复性高，且制备条件温和可控，所制备的铈掺杂NH₂‑UiO‑66/硫化铟锌复合可见光催化剂为绿色环保光催化剂，铈掺杂后的NH₂‑UiO‑66与硫化铟锌复合可有效提高光催化降解活性，在水污染处理领域具有一定的应用前景。

技术领域

本发明属于光催化纳米材料技术领域，涉及铈掺杂NH₂-UiO-66/硫化铟锌复合可见光催化剂的制备方法。

背景技术

现在水污染问题得到大家广泛关注，而利用太阳能净化水资源被认为是最节能环保的技术之一。到目前为止，专家学者已经对各种可用于降解污水染料的光催化剂进行研究。在所有已经报道的光催化剂中，硫化铟锌价廉易得，并且具有与可见光吸收相对应的合适的带隙（2.34-2.48 eV）。通过之前研究发现，硫化铟锌具有可见光驱动降解活性，并显示出较高的化学稳定性。然而，光生载流子的分离效率差和迁移能力低等问题制约了其在光催化领域的进一步应用。

近年来，金属有机框架（MOF）因其具有超高比表面积，多孔性和可调控结构等性质，在气体储存与分离、药物输送、多相催化等领域具有广泛应用。尤其在光催化领域，将MOF与半导体复合，可有效提高光催化剂表面积，一方面可使半导体暴露更多的活性位点，另一方面有利于提高光生载流子的分离效率。但是大多数MOF存在水热稳定性不高等问题，限制了其在光催化领域的应用，而UiO-66由于具有较高配位数，其水热稳定性大大增强。为了进一步拓展UiO-66在光催化领域的应用，科研工作者尝试对UiO-66实施一系列修饰策略，比如金属中心离子或配体替换、与半导体复合、与金属纳米颗粒复合等，其中，金属中心离子替换是针对MOF本身进行修饰，是一种最直接、最具有针对性的实现MOF多功能化的方法。

本专利先采用溶剂热法制备铈掺杂NH₂-UiO-66，然后利用原位生长法，在硫化铟锌前驱液中加入铈掺杂NH₂-UiO-66粉末，通过水热反应得到铈掺杂NH₂-UiO-66/硫化铟锌复合可见光催化剂，该催化剂在光催化降解技术中具有重要应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：基于上述问题，本发明提供制备高效铈掺杂NH₂-UiO-66/硫化铟锌复合可见光催化剂的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：铈掺杂NH₂-UiO-66/硫化铟锌复合可见光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）铈(Ⅳ)掺杂NH₂-UiO-66的制备：将氯化锆、硝酸铈铵与2-氨基对苯二甲酸溶解于N,N-二甲基甲酰胺中，磁力搅拌溶解后，将该溶液转移至聚四氟乙烯内衬中，置于鼓风干燥箱中进行水热反应，待水热釜冷却至室温后，以N,N-二甲基甲酰胺和无水甲醇为洗涤剂，对产物进行离心洗涤，得到铈(Ⅳ)掺杂NH₂-UiO-66，即为Ce（Ⅳ）-NU66。

铈(Ⅲ)掺杂NH₂-UiO-66的制备：将氯化锆、硝酸铈（Ⅲ）与2-氨基对苯二甲酸溶解于N,N-二甲基甲酰胺中，磁力搅拌溶解后，将该溶液转移至聚四氟乙烯内衬中，置于鼓风干燥箱中进行水热反应，待水热釜冷却至室温后，依次以N,N-二甲基甲酰胺、无水甲醇和丙酮为洗涤剂，对产物进行离心洗涤，得到铈(Ⅲ)掺杂NH₂-UiO-66，即为Ce（Ⅲ）-NU66