[发明专利]一种由MOF衍生的混合相二氧化钛可见光催化剂的制备方法

说明书

本发明涉及一种由MOF衍生的混合相二氧化钛可见光催化剂的制备方法，本发明将2‑氨基对苯二甲酸，异丙醇钛溶解在N‑N二甲基甲酰胺(DMF)和无水甲醇混合溶剂中，将混合物转移到高压釜中，并在150℃下保持48h，制备得NH₂‑MIL‑125；将制备好的NH2‑MIL‑125在氮气保护下高温煅烧，得到可见光催化剂。本发明的有益效果是：该制备方法简单，制备条件容易控制且可行性高。所制备的MOF衍生的混合相二氧化钛可见光催化剂，在可见光下，光催化降解效率较好，具有一定应用前景。

技术领域

本发明属于光催化纳米材料技术领域，涉及一种由MOF衍生的混合相二氧化钛可见光催化剂的制备方法。

背景技术

近年来，水中污染物的急剧增加严重破坏了生态系统，威胁着人类的健康。许多技术，如吸附、微波催化和光催化等常用来处理这些污染物。其中，光催化技术是一种高效、低能耗的处理技术。自1972年Fujishima和Honda首次发现水在二氧化钛表面上的光解作用以来，由于TiO₂高化学稳定性和无毒性，已经成为研究最广泛的金属氧化物半导体之一。然而，传统二氧化钛存在的缺陷极大限制了它的应用：一方面，可见光的低响应导致很少的电子空穴受到激发。另一方面，材料的窄带隙导致光生电子空穴的快速复合。为了解决上述问题，学者们已经进行了许多研究来提高TiO₂的光催化效率。例如，与其他元素掺杂、晶面工程和形貌控制等。

金属有机骨架(MOF)是一类新的有机-无机杂化材料，是基于金属阳离子和有机电子给体之间的经典配位键。由于它们的结构多样性，较大比表面积和多孔结构等特性被广泛应用于各个领域。其中，基于特定金属的MOF也可以用作牺牲模板，对其进行固态热解以合成目标金属氧化物纳米材料。在众多MOF材料中，本发明选择的NH₂-MIL-125制备简单且经济，其合成具有高度可重复性，并且显示出更高的水稳定性。本专利在合成NH₂-MIL-125后对其进行热分解过程中，观察到了衍生的TiO₂的相变，这意味着通过控制NH₂-MIL-125的合成参数，可以调节衍生的TiO₂。

因此，本发明制备得NH₂-MIL-125作为牺牲模板，致力于合成形态和晶相可调的TiO₂。将NH₂-MIL-125进行热解后得到的占比为75.3％锐钛矿型，24.7％金红石型的两相TiO₂，其具有比表面积大、光吸收范围宽、带隙宽、电子空穴复合慢等优点，因此在可见光下具有更好的光催化性能。值得注意的是，传统锐钛矿相的二氧化钛存在较高浓度的活性中心，而金红石相的热力学稳定性较高且带隙较小，这意味着可以吸收更高比例的光。本专利合成两相的二氧化钛结合二者优势，表现出了较好的光催化活性。

本发明先对NH₂-MIL-125的合成进行尺寸和形貌的调控，然后在特定温度下采用高温煅烧NH₂-MIL-125得到了两相混合的TiO₂可见光催化剂。通过对煅烧温度的控制，以及煅烧时间的控制，得到了不同比例的两相混合的TiO₂，在可见光照射下，得到的混合相TiO₂对孔雀石绿的降解优于DegussaP25 TiO₂，此专利为开发新型高效的混合相二氧化钛提供了新的视角。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：基于上述问题，本发明提供一种由MOF衍生的混合相二氧化钛可见光催化剂的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的一个技术方案是：一种MOF衍生的混合相二氧化钛可见光催化剂的制备方法，包括以下步骤：