[发明专利]一种基于咪唑-2-甲醛配体的纳米铬酸银/g-C3

说明书

本发明公开一种基于咪唑‑2‑甲醛配体的纳米铬酸银/g‑C₃N₄改性MOFs复合材料制备方法，所述MOFs材料为类沸石咪唑酯骨架材料，以咪唑‑2‑甲醛为有机配体，以Fe²⁺、Zn²⁺、La²⁺为无机配体，通过Schiff碱反应及羟醛反应与功能化g‑C₃N₄接枝共聚，负载纳米铬酸银；具体包括以下步骤：S1：制备功能化g‑C₃N₄；S2：制备无机配体溶液；S3：制备有机配体溶液；S4：制备g‑C₃N₄改性MOFs复合材料；S5：将g‑C₃N₄改性MOFs复合材料加入0.05mol/L K₂CrO₄溶液中，浸渍吸附0.5～3h，滴加0.1mol/L AgNO₃溶液，25℃室温下，搅拌反应1～6h，过滤、洗涤、干燥，即得。本发明通过纳米铬酸银与g‑C₃N₄、MOFs的复合，使光生电子自发地从纳米铬酸银转移到g‑C₃N₄和MOFs的导带，高效分离光生电子和空穴，显著提高光催化能力，并有效提高其对太阳光的利用率。

技术领域

本发明属于功能型MOFs合成领域，具体涉及一种基于咪唑-2-甲醛配体的纳米铬酸银/g-C₃N₄改性MOFs复合材料制备方法。

背景技术

金属-有机骨架材料，是由过渡金属离子与羧酸类或含氮类有机多齿配体通过配位作用自主装形成具有周期性的多维网状结构的一类新型多孔材料，具有高孔隙率、低密度、大比表面积、孔道规则、孔径可调以及拓扑结构多样性和可裁剪性等优点。MOFs材料兼具无机材料刚性和有机材料柔韧性的特征，在气体的存储、催化剂、分离、吸附以及光电磁材料中具有重要应用，同时，由于MOFs材料具有大量不饱和金属位，具有高度的分子选择性。类沸石咪唑酯骨架材料简称ZIFs，是由二价过渡族金属离子与咪唑基配体络合后形成的一种具有沸石拓扑结构的新型MOFs材料。ZIFs材料不仅具有传统MOFs材料的优点，而且具有无机沸石的高稳定性，其热稳性达到550℃，耐热碱和有机溶剂等，还可以通过调节金属离子与有机配体获得不同的结构和功能。目前，对于新种类ZIFs材料的开发和探索仍是材料领域的研究热点。

g-C₃N₄是一种典型的聚合物半导体，其结构中的CN原子以sp2杂化形成高度离域的π共轭体系，禁带宽度为2.7eV，可以吸收太阳光谱中波长小于475nm的蓝紫光。g-C₃N₄具有非常合适的半导体带边位置，满足光解水产氢产氧的热力学要求。相比于传统的TiO₂光催化剂，g-C₃N₄还能有效活化分子氧，产生超氧自由基用于有机官能团的光催化转化和有机污染物的光催化降解。

为了进一步开发和探索新型MOFs材料及其衍生物，本发明首次以咪唑-2-甲醛为有机配体，以Fe²⁺、Zn²⁺、La²⁺为无机配体，通过Schiff碱反应及羟醛反应与富NH₃、-OH的功能化g-C₃N₄接枝共聚，再进一步原位生长纳米铬酸银；本发明通过利用化学沉淀法实现纳米铬酸银与g-C₃N₄、ZIFs的复合，由于三者的费米能级不同，形成异质结结构，改变电子的传递路径，使光生电子自发地从纳米铬酸银晶面转移到g-C₃N₄和ZIFs的导带，高效分离光生电子和空穴，使空穴积累在纳米铬酸银上，使光生电子积累在g-C₃N₄和ZIFs上，显著提高光催化氧化还原能力；同时，纳米铬酸银的禁带宽度仅1.6-1.7eV，对可见光的光谱响应范围广，与ZIFs材料复合，可有效提高其对太阳光的吸收率和有效利用率。

发明内容