[发明专利]一种纳米铬酸银改性MOFs光催化剂制备方法及其制备方法

说明书

本发明公开一种纳米铬酸银改性MOFs光催化剂制备方法及其应用，所述MOFs材料为来瓦希尔骨架材料，以均苯三甲酸、1,3,5‑三(4‑羧基苯基)苯为有机配体，以Fe³⁺、La³⁺、Co²⁺为无机配体，采用溶剂热法制出MOFs材料，再负载纳米铬酸银催化剂，包括以下步骤：S1：制备无机配体溶液；S2：制备有机配体溶液；S3：制备MOFs材料；S4：将所得MOFs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。本发明光催化剂高效分离光生电子和空穴，显著提高光催化还原能力，对可见光的光谱响应范围广，有效提高太阳光的吸收率和有效利用率。

技术领域

本发明属于功能型MOFs材料合成领域，具体涉及一种纳米铬酸银改性MOFs光催化剂制备方法及其制备方法。

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。将MOFs应用于光催化还原CO₂合成可再生碳氢化合物或醇类，替代化石燃料，不仅实现碳循环利用，还减少地球能源危机。在CO₂光催化还原过程中，MOFs为反应物提供大量活性位点，同时多孔道的结构更有利于电荷和质子的运输。目前，MOFs用于光催化CO₂还原制备可再生燃料，仍存在以下问题：(1)MOFs较大的共轭体系致使光生电子与空穴对分离效率低，易复合，致使光催化活性低；(2)大部分MOFs材料的禁带宽度Eg较宽，介于半导体和绝缘体之间，对可见光的响应光谱窄，对可见光的利用率低。

为解决上述问题，本发明首次利用均苯三甲酸、1,3,5-三(4-羧基苯基)苯为有机配体为双有机配体，以Fe³⁺、La³⁺、Co²⁺为无机配体，采用溶剂热法制出新型来瓦希尔骨架材料，再原位生长纳米铬酸银，将其嵌入该MOFs骨架结构中；本发明通过利用化学沉淀法实现纳米铬酸银和来瓦希尔骨架材料的复合，由于二者的费米能级不同，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MOFs的导带，高效分离光生电子和空穴，使光生电子积累在MOFs上，显著提高光催化还原能力；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MOFs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

针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种纳米铬酸银改性MOFs光催化剂制备方法及其制备方法。

本发明的技术方案概述如下：

一种纳米铬酸银改性MOFs光催化剂制备方法，所述MOFs材料为来瓦希尔骨架材料，以均苯三甲酸、1,3,5-三(4-羧基苯基)苯为有机配体，以Fe³⁺、La³⁺、Co²⁺为无机配体，采用溶剂热法制出MOFs材料，再负载纳米铬酸银催化剂，包括以下步骤：

S1：将铁盐、镧盐、钴盐加入体积分数为75％的乙醇溶液中，50℃搅拌溶解后，得到无机配体溶液；

S2：将均苯三甲酸、1,3,5-三(4-羧基苯基)苯溶解于DMF中，得到有机配体溶液；

S3：按等体积比将无机配体溶液和有机配体溶液混合均匀后，移至反应釜中，100～160℃溶剂热条件下，搅拌反应12～36h，冷却至室温，离心、洗涤、干燥，即得所述MOFs材料；