[发明专利]一种UiO-66-NH2

说明书

本发明属于新能源转化材料的制备技术领域，涉及用于增强CO₂光还原的UiO‑66‑NH₂和RGO界面共价键修饰的光催化剂的制备方法及应用。首先通过溶剂热法制备出UiO‑66‑NH₂催化剂，再经过与抗坏血酸和GO二次水热制备出共价键连接的杂化光催化体系(UiO‑66‑NH₂/RGO)。本发明通过简单的制备方法设计了在界面处通过共价键连接的UiO‑66‑NH₂/RGO光催化体系，促进界面处的电子转移，缩短光生电子的迁移路径，提高电子的利用率，加速了CO₂转化为CO的速率。

技术领域

本发明属于环境材料制备技术领域，涉及一种用于增强CO₂光还原的UiO-66-NH₂和RGO的界面共价键设计，即共价键修饰的UiO-66-NH₂/RGO光催化材料的制备方法，并应用于光催化CO₂转化为CO领域。

背景技术

由于化石燃料的不断开发，CO₂排放量不断上升，不仅破坏了生态系统，还带来了潜在的能源危机。然而，化石燃料在工业生产中不可替代的地位使得停止使用化石燃料变得不切实际。因此，光催化CO₂还原被认为是缓解能源危机和改善环境问题的有效途径之一。近年来，对单一半导体材料的研究逐渐发展为对多组分材料的研究。多组分杂化光催化材料在扩大光吸收范围、提高电子利用率和改善反应物的吸附/活化方面具有协同作用。因此，混合光催化材料的界面设计可以控制电荷动力学，改变界面电荷转移效率，提高光催化性能。

金属有机框架(MOFs)具有有序的多孔结构和可调节的有机连接器或金属簇，这使其在形态调节和复合材料的构建中具有高度可控性。一方面，配体功能化是调节MOFs的电子特性和光吸收能力的最方便的方法。另一方面，UiO-66-NH₂中不参与配位的氨基可以通过与其他基团形成共价键来改善电荷动力学。氧化石墨烯(GO)是一种具有大比表面积和优异电子导电性的二维材料，常用作光催化CO₂还原的电子助催化剂。在GO原位还原为RGO的过程中，GO边缘的氧化基团可以与催化剂中的一些有机分子形成共价键。因此，考虑到RGO和UiO-66-NH₂的独特性质，设计一种在界面处通过共价键连接的66-NH₂/RGO光催化体系，研究界面键合对电荷动力学的影响，以提高光催化还原CO₂的性能。

发明内容

本发明利用溶剂热法制备出UiO-66-NH₂催化剂，将其与还原剂和不同量的GO经过二次水热制备出共价键连接的杂化光催化体系，并在氙灯照射下用以光催化CO₂转化CO应用。

为达到上述技术目的，本发明采用的技术方案包括以下步骤：

(1)UiO-66-NH₂的制备：

将氯化锆和2-氨基对苯二甲酸溶解在N,N-二甲基甲酰胺中，然后，将乙酸加入上述溶液，随后将混合物转移至衬有特氟隆的高压釜中，通过溶剂热反应得到白色粉末，即UiO-66-NH₂；

(2)氧化石墨烯(GO)悬浮液的制备：

通过超声将氧化石墨烯(GO)均匀分散在去离子水中，得到GO悬浮液；

(3)UiO-66-NH₂/RGO的制备：

将步骤(1)制备的UiO-66-NH₂、抗坏血酸加入到步骤(2)制备的GO悬浮液，通过水热反应得到共价键修饰的UiO-66-NH₂/RGO复合光催化材料。

步骤(1)中，氯化锆、2-氨基对苯二甲酸、乙酸的用量比为0.2330g：0.1811g：6mL；反应进行的温度为120℃，时间为24h。