一種花球狀Cu-MOF-74/GO可見光催化劑及其制備方法技術

本發(fā)明專利技術涉及半導體光催化材料領域，具體涉及一種花球狀Cu

【技術實現步驟摘要】
一種花球狀Cu
?
MOF
?
74/GO可見光催化劑及其制備方法


[0001]本專利技術涉及半導體光催化材料領域，具體涉及一種花球狀Cu
?
MOF
?
74/GO可見光催化劑及其制備方法。

技術介紹

[0002]隨著全球工業(yè)的高速發(fā)展，環(huán)境問題已日益凸顯。利用半導體光催化劑如TiO2應用于環(huán)境污染物治理已經越來越引起人們的關注。但TiO2較寬的禁帶寬度使它只能被紫外光激發(fā)，而紫外光只占太陽光譜很小的部分(少于5％)，同時光生載流子快速復合也使得其量子效率非常低。因此如何充分利用太陽光，同時提高載流子分離效率的可見光催化劑已經作為一個重要的研究領域。金屬有機框架材料(MOFs)是有金屬離子或離子簇和有機配體通過配位作用構筑的多孔骨架材料。由于MOFs自身的比表面積及孔隙率高，孔徑及比表面積性質靈活可調，其在能源存儲、吸附分離、催化等領域都具有潛在的應用價值。MOFs自身具有優(yōu)異的光響應性能以及優(yōu)良的吸附性，兩者有效結合，可有效協(xié)同促進光催化與吸附性能的提升。但是目前這一方面的研究尚顯不足。石墨烯作為新型碳材料，具有碳原子sp2雜化的單層蜂窩狀晶體結構。因其高導電性、化學穩(wěn)定性及大表面積已經在多個領域引起研究者的關注。石墨烯作為良好的電子接收體可與光催化劑復合以提高光催化量子效率以及吸附性能。本專利技術中Cu
?
MOF
?
74與具有一定含氧官能團的GO復合，兩者結合牢固，禁帶寬度可減小至1.14eV且有效提高降解污染了物的可見光催化活性。

技術實現思路

[0003]本專利技術要解決的技術問題是：為了解決上述
技術介紹
中存在的問題，提供一種花球狀Cu
?
MOF
?
74/GO復合可見光催化劑及其制備方法，并將其應用于可見光下降解有機污染物。
[0004]本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是：本專利技術的第一方面，提供一種花球狀Cu
?
MOF
?
74/GO可見光催化劑，所述的納米棒Cu
?
MOF
?
74與GO緊密結合，Cu
?
MOF
?
74與GO復合后的Cu
?
MOF
?
74/GO形成類花球狀。
[0005]所述的花球狀Cu
?
MOF
?
74/GO可見光催化劑在420
?
780nm可見光波段具有穩(wěn)定、優(yōu)異的光催化污染物降解。
[0006]本專利技術的第二方面，提供上述花球狀Cu
?
MOF
?
74/GO可見光催化劑的制備方法，包括以下步驟：
[0007]a)將2,5
?
二羥基對苯二甲酸和Cu(NO3)2·
3H2O溶解在DMF和異丙醇混合溶液中并短暫超聲得前驅液；同時將GO加入前驅液中超聲得到混合溶液；
[0008]b)將步驟a得到的混合溶液置于聚四氟乙烯反應釜中，于110℃下保持18h后自然冷卻至室溫；得到的產物分別用DMF、甲醇清洗并干燥后再將其置于150℃真空下過夜即可得到所述的花球狀Cu
?
MOF
?
74/GO可見光催化劑。
[0009]所述的步驟a中DMF和異丙醇的混合溶液中DMF和異丙醇的體積比為20:1。
[0010]所述的步驟a中Cu(NO3)2·
3H2O和2,5
?
二羥基對苯二甲酸在DMF和異丙醇的混合溶液中的濃度分別為24.0g/L和8.0g/L。
[0011]所述的步驟a中加入的Cu(NO3)2·
3H2O和2,5
?
二羥基對苯二甲酸的摩爾比為2:1。否則易形成雜質或不易得到Cu
?
MOF
?
74。
[0012]所述的步驟a中所得混合液中GO的濃度為0.40～1.50g/L，優(yōu)選0.48g/L。
[0013]所述的步驟b中反應溫度為110℃；反應時間為18h。
[0014]優(yōu)選的，本專利技術所述的花球狀Cu
?
MOF
?
74/GO可見光催化劑的制備方法如下：
[0015]a)將0.32g 2,5
?
二羥基對苯二甲酸和0.96g Cu(NO3)2·
3H2O溶解在38.0mL DMF和2.0mL異丙醇混合溶液中并短暫超聲得前驅液；將18～60mg(優(yōu)選19mg)GO加入到前驅液中超聲得到混合溶液；
[0016]b)將步驟a得到的混合溶液置于聚四氟乙烯反應釜中，于110℃下保持18h后自然冷卻至室溫；得到的產物分別用DMF、甲醇清洗并干燥后再將其置于150℃真空下過夜即可得到所述的花球狀Cu
?
MOF
?
74/GO可見光催化劑。
[0017]更優(yōu)選的，本專利技術所述的花球狀Cu
?
MOF
?
74/GO可見光催化劑的制備方法如下：
[0018]a)將0.32g 2,5
?
二羥基對苯二甲酸和0.96g Cu(NO3)2·
3H2O溶解在38.0mL DMF和2.0mL異丙醇混合溶液中并劇烈攪拌0.5小時并短暫超聲得前驅液；立即將18～60mg GO加入到前驅液中超聲0.5小時得到混合溶液；
[0019]b)將步驟a得到的混合溶液于100mL聚四氟乙烯反應釜中密閉，在110℃烘箱中保持8h后自然冷卻至室溫；所獲得的沉淀物用DMF洗1～2次，再用甲醇浸泡0.5小時清洗并重復四次。置于60℃真空干燥箱中干燥過夜后，再將粉體置于150℃真空下過夜即可得到所述的花球狀Cu
?
MOF
?
74/GO可見光催化劑。
[0020]本專利技術的第三方面，提供上述花球狀Cu
?
MOF
?
74/GO可見光催化劑的應用，用于光催化降解有機污染物。所述的有機污染物為有機染料。
[0021]本專利技術與現有技術相比，具有以下優(yōu)點及突出效果：
[0022]1、本專利技術以DMF和異丙醇為溶劑通過一鍋法簡單快速制備出Cu
?
MOF
?
74/GO。制備過程中，Cu
?
MOF
?
74的自由電子可以和GO中不完全成鍵的C原子的未配對π電子成鍵得到最終形成的結構，從而使得Cu
?
MOF
?
74的禁帶寬度減小至1.14eV，提高其量子利用效率，即使在長波段仍體現出優(yōu)異的可見光催化污染物降解。相對于石墨烯，GO所具有的含氧官能團可與親水溶劑異丙醇作用，也有利于Cu
?
MOF
?
74與GO結合。
[0023]2、本專利技術的制備方法所用原料簡單易得、制備方法簡便可行，成本低，避免本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種花球狀Cu
?
MOF
?
74/GO可見光催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：a)將Cu(NO3)2·
3H2O和2,5
?
二羥基對苯二甲酸溶解在N,N
?
二甲基甲酰胺(DMF)和異丙醇的混合溶液中后短暫超聲處理得前驅溶液；將氧化石墨烯加入到前驅溶液中并超聲分散得到混合溶液；所述的Cu(NO3)2·
3H2O和2,5
?
二羥基對苯二甲酸在DMF和異丙醇的混合溶液中的濃度分別為24.0g/L和8.0g/L；所述加入的Cu(NO3)2·
3H2O和2,5
?
二羥基對苯二甲酸的摩爾比為2:1；b)將步驟a得到的混合溶液置于聚四氟乙烯反應釜中，于110℃下保持18h后自然冷卻至室溫；得到的產物分別用DMF、甲醇清洗并干燥后再將其置于150℃真空下過夜即可得到所述的花球狀Cu
?
MOF
?
74/GO可見光催化劑。2.根據權利要求1所述的一種花球狀Cu
?
MOF
?
74/GO可見光催化劑的制備方法，其特征在于，所述的步驟a中的混合溶液中DMF和異丙醇的體積比為20:1。3.根據權利要求1所述的一種花球狀Cu
?
MOF
?
74/GO可見光催化劑的制備方法，其特征在于，所述的步驟a中所得混合液中GO的濃度為0.40～1.50g/L。4.根據權利要求1所述的一種花球狀Cu
?
MOF
?
74/GO可見光催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：a)將0.960g...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：王睿哲，
申請(專利權)人：王睿哲，
類型：發(fā)明
國別省市：