一种MIL-101核壳结构纳米复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种MIL‑101核壳结构纳米复合材料及其制备方法，包括以下步骤，首先将Cr(NO

A kind of mil-101 core-shell nanocomposites and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种MIL-101核壳结构纳米复合材料及其制备方法
本专利技术涉及MILs纳米复合材料
，特别是指一种MIL-101核壳结构纳米复合材料及其制备方法。
技术介绍
金属有机骨架材料(Metal–organicframeworks，简称MOFs)是一种新型的高孔材料，其结构由金属离子和有机配体通过周期性排布组成。MOFs具有众多的结构、可调节的孔径和超高的孔隙率。部分MILs材料具有柔韧性，不同压力和温度影响下，孔道会发生扩张和收缩。MIL-101材料能够应用于气体分离、储存、吸附、催化等领域。目前MIL-101材料在催化分解、吸附上的应用多是采用单一的组分，虽然也表现出了比现有一般催化、吸附材料，催化活性高、化学性质稳定、热稳定性强等优点，但对于现有复杂的污染源来说，还远远不够，尤其是对含有有机污染物的废水、含有CO2的废气等的吸附性能差。且目前制备MIL-101材料的方法也较为复杂。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种MIL-101核壳结构纳米复合材料及其制备方法，采用溶剂热方法和水热反应，制备得到MIL-101核壳结构纳米复合材料，此方法简单易行。基于上述目的本专利技术提供的一种MIL-101核壳结构纳米复合材料，所述复合材料包括，由八面体结构MIL-101(Cr)构成的核，包覆在所述MIL-101(Cr)表面的TiO2壳。一种MIL-101核壳结构纳米复合材料的制备方法，包括如下步骤，(1)MIL-101(Cr)八面体制备：首先将Cr(NO3)3·9H2O，对苯二甲酸，HF与去离子水混合后，在室温下超声20～40min，然后将混合液进行水热反应，反应物经过离心分离、洗涤和干燥，得到八面体MIL-101(Cr)；(2)MIL-101(Cr)/TiO2核壳结构纳米复合材料制备：将步骤(1)制备的MIL-101(Cr)加入到乙醇中搅拌混合，再加入TiF4水溶液继续搅拌，然后经水热反应，将反应产物离心分离、洗涤和干燥，得到MIL-101(Cr)/TiO2核壳结构纳米复合材料。可选的，所述步骤(1)中所述HF的质量分数为30～50wt％。可选的，所述步骤(1)中水热反应的温度为180～230℃，反应时间为7～12h。可选的，所述步骤(2)中所述TiF4的摩尔浓度为0.018～0.025mol/L。可选的，所述步骤(2)中水热反应温度为140～200℃，加热时间为10～16h。可选的，所述步骤(2)中加入乙醇溶液中和加入TiF4水溶液搅拌的时间为15～25min。可选的，所述步骤(2)中干燥温度为55～70℃，干燥时间为10～14h。可选的，所述步骤(1)和步骤(2)中洗涤分别采用二甲基甲酰胺和乙醇对产品洗涤。从上面所述可以看出，本专利技术提供的一种MIL-101核壳结构纳米复合材料及其制备方法，采用溶剂热方法制备MIL-101(Cr)八面体，以MIL-101(Cr)八面体为基体材料，继续水热反应，制备得到MIL-101(Cr)/TiO2核壳结构纳米复合材料，此方法简单易行，本专利技术制备方法得到的新型MIL-101(Cr)/TiO2核壳结构纳米复合材料，结合了MIL-101(Cr)和TiO2两种材料各自的特点和优势，形成一种新型的多功能型复合材料，在气体或废水处理中对有机物的吸附和催化分解等领域具有大的应用潜力。附图说明图1为本专利技术实施例MIL-101(Cr)、TiO2和MIL-101(Cr)/TiO2的XRD图；图2为本专利技术实施例1制备的MIL-101(Cr)SEM图；图3为本专利技术实施例1制备的MIL-101(Cr)/TiO2电镜图；图4为本专利技术实施例1制备的MIL-101(Cr)/TiO2还原CO2生成CH4曲线示意图；图5为本专利技术实施例2制备的MIL-101(Cr)/TiO2SEM图；图6为本专利技术实施例3制备的MIL-101(Cr)/TiO2SEM图。具体实施方式为下面通过对实施例的描述，本专利技术的具体实施方式如所涉及的制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本专利技术的专利技术构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。为了解决现有技术中MIL-101材料性能的缺陷以及制备方法的复杂问题，本专利技术提供的一种MIL-101核壳结构纳米复合材料，包括，由八面体结构MIL-101(Cr)构成的核，包覆在MIL-101(Cr)表面的TiO2壳。同时提供的一种MIL-101核壳结构纳米复合材料的制备方法，包括如下步骤，(1)MIL-101(Cr)八面体制备：首先将Cr(NO3)3·9H2O，对苯二甲酸，HF与去离子水混合后，在室温下超声20～40min，然后将混合液进行水热反应，反应物经过离心分离、洗涤和干燥，得到八面体MIL-101(Cr)；(2)MIL-101(Cr)/TiO2核壳结构纳米复合材料制备：将步骤(1)制备的MIL-101(Cr)加入到乙醇中搅拌混合，再加入TiF4水溶液继续搅拌，然后经水热反应，将反应产物离心分离、洗涤和干燥，得到MIL-101(Cr)/TiO2核壳结构纳米复合材料。先通过溶剂热法制备出八面体结构MIL-101(Cr)构成的核，然后在利用溶剂热法制备出包覆在MIL-101(Cr)表面的TiO2壳，形成一个MIL-101具有核壳结构纳米复合材料，整个制备过程简单，易操作。具体的，本专利技术实施例1提供的一种MIL-101核壳结构纳米复合材料的制备方法，包括如下步骤，(1)将0.8004gCr(NO3)3·9H2O、0.3322g对苯二甲酸、0.1mLHF(40wt％)与14mL去离子水混合水化后，在室温下超声30min使溶液均匀分散。将分散后的悬浮液放置在25mL不锈钢内衬反应釜的水热液中，在200℃下加热10h；用离心法获得反应产物，用乙醇和(N、N-甲基甲酰胺)DMF对离心产物洗涤数次，然后在60℃真空下干燥12h，得MIL-101(Cr)；(2)将5.2mgMIL-101(Cr)溶于10mL乙醇中搅拌20min，然后加入3mLTiF4(0.022M)水溶液，继续混合搅拌20min；混合后的悬浮液放置在25mL不锈钢内衬反应釜的水热液中，在180℃下加热14h，离心后用乙醇和水洗涤数次，然后在60℃真空下干燥12h，得MIL-101(Cr)/TiO2。采用X射线光衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对产品进行分析。图1是实施例1产品的XRD图。分别给出了实施例1制备过程中得到的MIL-101(Cr)、TiO2纳米小球和MIL-101(Cr)/TiO2复合材料的XRD图，结果表明本实施例产品中含有TiO2和MIL-101(Cr)两种物相。图2是实施例1产品制备过程中得到的MIL-101(Cr)的SEM图。从图中可以看出，制备的MIL-101(Cr)为大小均匀的八面体结构。图3是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MIL-101核壳结构纳米复合材料，其特征在于，所述复合材料包括，由八面体结构MIL-101(Cr)构成的核，包覆在所述MIL-101(Cr)表面的TiO

【技术特征摘要】
1.一种MIL-101核壳结构纳米复合材料，其特征在于，所述复合材料包括，由八面体结构MIL-101(Cr)构成的核，包覆在所述MIL-101(Cr)表面的TiO2壳。


2.一种MIL-101核壳结构纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤，
(1)MIL-101(Cr)八面体制备：首先将Cr(NO3)3·9H2O，对苯二甲酸，HF与去离子水混合后，在室温下超声20～40min，然后将混合液进行水热反应，反应物经过离心分离、洗涤和干燥，得到八面体MIL-101(Cr)；
(2)MIL-101(Cr)/TiO2核壳结构纳米复合材料制备：将步骤(1)制备的MIL-101(Cr)加入到乙醇中搅拌混合，再加入TiF4水溶液继续搅拌，然后经水热反应，将反应产物离心分离、洗涤和干燥，得到MIL-101(Cr)/TiO2核壳结构纳米复合材料。


3.根据权利要求2所述的MIL-101核壳结构纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中所述HF的质量分数为30～50wt％。


4.根据权利要求2所述的MIL-101核...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘琪，武恒，陈洋，李春晓，冒国兵，
申请(专利权)人：安徽工程大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34