[发明专利]用于暗态下压电降解罗丹明B的腺嘌呤/UiO-66复合催化剂及其制备方法

说明书

本发明属于催化剂领域，特别涉及一种用于暗态下压电降解罗丹明B的腺嘌呤/UiO‑66复合催化剂及其制备方法。采用水热合成法合成腺嘌呤/UiO‑66复合催化剂，将其在暗态搅拌的条件下，压电降解罗丹明B。本发明的腺嘌呤(AD)/UiO‑66复合催化剂能够在暗态下高效地降解RhB。本发明制备条件易控，环境友好，工艺简单，可操作性好，所得材料具有催化效率高，能耗低，稳定性高，不产生二次污染等特点。

技术领域

本发明属于催化剂领域，特别涉及一种用于暗态下压电降解罗丹明B的腺嘌呤/UiO-66复合催化剂及其制备方法。

背景技术

大量研究表明，几乎所有的有机污染物都能被有效地光催化降解、脱色、矿化为无机小分子物质，从而消除对环境的污染和危害。但是，光催化利用技术发展存在太阳光热能利用率低、受透光度影响、无光或弱光条件下无响应等缺点。且一些污染物难降解，常规的生化法很难降解其中的有机污染物组分。

压电催化技术是最近发展起来的，具有环保、降解效率高、无毒等特点。可以作为一种高效的染料废水处理技术。通常情况下，压电催化技术是利用铁电材料的压电催化效应，通过振动压电材料在电解质固体或溶液中诱导氧化还原反应。换而言之，该技术是利用机械振动能诱导催化剂颗粒表面产生正负电荷，形成氧化能力很强的活性自由基，进而降解有机染料分子。

UiO-66作为UiO系列MOFs中的一种，不仅具有与其他MOF相似的比表面积和均匀的结构，而且在分子吸附分离、药物输送、催化和荧光传感等多种应用中表现出更好的热稳定性和化学稳定性。UiO-66的形状为较为规则的立方体，具有很高的表面积和化学稳定性，热稳定性和多孔性，这种坚固的MOF的锆氧基簇具有一些不饱和的开放金属位点，可作为很好的路易斯酸位点。UiO-66型MOF的孔隙率和表面积是影响分子吸附和分离的重要因素，可以通过控制骨架的拓扑结构和配体的大小对其进行调节。MOFs材料具有：孔结构有序、中心金属、配体可调变以及比表面积大等，但大多数的MOFs在酸碱环境或者高温条件下其骨架就会发生坍塌，因而，提高MOFs材料的稳定性是一项十分重要的工作。

发明内容

本发明将腺嘌呤作为碱源以及竞争配体引入到UiO-66型MOF材料中，作为一种有效的功能性调和剂，在竞争配位的条件下，设计了一种新型复合催化剂AD/UiO-66。

本发明的目的在于提供一种新型的用于暗态下压电降解罗丹明B的复合催化剂。另一目的在于提供制备有机-金属框架材料AD/UiO-66复合催化剂的方法。

采用水热合成法合成腺嘌呤/UiO-66复合催化剂，称取ZrCl₄，对苯二甲酸，腺嘌呤，DMF，超声溶解，将混合物置于聚四氟乙烯材质的反应釜内衬中反应。反应结束后，冷却至室温，然后过滤、洗涤、干燥、研磨后可得到白色粉末。即AD/UiO-66催化剂。

其中，腺嘌呤和对苯二甲酸的摩尔比为：0.6～2:1。

水热反应温度为120～160℃，反应时间为48h。

上述方法制备的复合催化剂为介孔结构。

上述方法制备的新型催化剂AD/UiO-66在暗态搅拌的条件下，压电降解罗丹明B。方法如下：称取15～25mg的复合催化剂和50～70mL的8～12mol/L的罗丹明B放入反应瓶中，在暗态搅拌的条件下，完成对有机污染物的降解，调节转速为200～500r/min。

催化剂AD/UiO-66在暗态搅拌的条件下，压电降解罗丹明B的过程中还可以加入添加剂，添加剂为：异丙醇或对苯醌。

使用本发明具有以下优点：

(1)本发明将腺嘌呤作为碱源和竞争配体引入到MOF材料中，并作为一种有效的功能性调和剂，在竞争配位的条件下，合成催化剂AD/UiO-66。腺嘌呤作为竞争性配体不仅改变了晶体形态，而且作为Lewis碱基的来源提高了相应的催化活性。