[发明专利]一种ZIF-8负载银纳米颗粒催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及光催化剂还原铀技术领域，具体涉及一种ZIF‑8负载银纳米颗粒催化剂及其制备方法和应用。所述催化剂的制备方法包括以下步骤：S1:将硝酸锌与2‑甲基咪唑溶于甲醇中超声并搅拌混合均匀，静置18‑28h，过滤取沉淀物，经洗涤、干燥获得ZIF‑8；S2:将所述ZIF‑8与硝酸银加入至甲醇和乙醇的混合溶剂中，经溶剂热还原反应，过滤取沉淀物，经洗涤、干燥获得ZIF‑8负载银纳米颗粒催化剂。本发明制备获得的ZIF‑8负载银纳米颗粒催化剂在无任何牺牲剂的条件下用于光催化还原铀时，催化剂性质稳定、催化活性高，能多次重复利用。

技术领域

本发明涉及光催化剂还原铀技术领域，具体涉及一种ZIF-8负载银纳米颗粒催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着核工业的快速发展，放射性污染已成为最复杂的环境问题之一。铀是典型的放射性污染物，从铀矿开采、核研究、燃料生产和武器制造释放。长期接触铀会导致严重的健康问题，如严重的肝脏损伤、肾脏损伤，并最终导致死亡。因此，环境中暴露铀的清除是一个重要的问题。研究表明，铀矿物可以以多种氧化态存在(如U(0)、U(III)、U(IV)和U(VI))，其中环境中的主要氧化态为可溶性U(VI)和轻度可溶性U(IV)。将可溶性铀(VI)还原为不溶性铀(IV)氧化物是消除放射性污染的重要途径。

经研究，多相光催化降解废水中有害污染物已被证明是一种有效的方法，等离子体催化是多相光催化的一个重要分支，它通过等离子体金属纳米粒子(如Ag、Au、Cu)的局域表面等离子体共振(LSPR)效应有效地加速光化学反应的发生，等离子体催化剂对氮光固定、二氧化碳光还原和光催化水分解等一系列光化学反应表现出显著的催化性能，在光还原U(VI)过程中，等离子体催化应用的主要障碍是等离子体金属纳米颗粒上糟糕的吸附位点和较差的载体分离效率，现有技术中将等离子体金属纳米粒子与半导体的集成以提高载体分离效率；特别是对U(VI)具有较强吸附能力的半导体，有利于进一步提高铀的富集动力学和富集能力。此外，材料的稳定性和可重复使用性也是评价其能否在实际工程中应用的重要指标。

因此，构建新型等离子体金属半导体复合材料以实现良好的铀还原效率和稳定性是迫切需要的，但仍是一个巨大的挑战。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明将银纳米颗粒负载在ZIF-8上获得ZIF-8负载银纳米颗粒催化剂，其用于光催化还原铀时，催化剂性质稳定、催化活性高，能多次重复利用。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种ZIF-8负载银纳米颗粒催化剂的制备方法，具体包括以下步骤：

S1:将硝酸锌与2-甲基咪唑溶于甲醇中超声并搅拌混合均匀，静置18-28h，过滤取沉淀物，经洗涤、干燥获得ZIF-8；

S2:将所述ZIF-8与硝酸银加入至甲醇和乙醇的混合溶剂中，经溶剂热还原反应，过滤取沉淀物，经洗涤、干燥获得ZIF-8负载银纳米颗粒催化剂。

进一步的，所述步骤S2中甲醇和乙醇的体积比为1:0.8-1.2。

进一步的，所述步骤S2中溶剂热还原反应的工艺参数为：温度为150-160℃，时间为3-5h。

进一步的，所述步骤S1和步骤S2中干燥为真空干燥，工艺参数为：温度为50-65℃，时间为6-10h。

基于同一发明思路的，本发明还提供了一种ZIF-8负载银纳米颗粒催化剂，所述催化剂由上述制备方法制备获得。

进一步的，所述银纳米颗粒的负载量为4-6wt％。

本发明还提供了上述ZIF-8负载银纳米颗粒催化剂的应用，将其用于光催化还原铀。

有益效果：