一种锡基金属-有机框架光催化材料及制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种锡基金属‑有机框架光催化材料及其制备方法，所述材料为锡基金属‑有机框架(Sn‑MOF)，所述Sn‑MOF为Sn‑TPA、Sn‑DHTPA、Sn‑TPA‑NH

【技术实现步骤摘要】
一种锡基金属-有机框架光催化材料及制备方法和应用
本专利技术属于光催化材料
，涉及一种锡基金属-有机框架光催化材料及制备方法和应用。
技术介绍
依赖化石资源的化学工业，在促进社会发展与进步的同时，也带来了严重的资源短缺和环境污染问题。半导体光催化技术结合可再生能源太阳能，有望实现绿色和谐可持续发展的原料-能量-化学转换，是同时解决两大难题的有效途径之一，备受关注。发展高效宽光谱响应的光催化材料是其关键,也是实现国家中长期科学和技术发展规划，促进国家战略性新兴产业发展的迫切要求。金属-有机框架(MOF)材料是由有机配体与无机金属离子或离子簇通过共价配位形成的具有周期性网络结构的晶态多孔材料，具有良好的可设计性及可裁剪性，可以通过对有机配体的合理设计及金属中心/金属簇的选择，获得结构可调，孔道可修饰，具有多孔性、超高比表面积和化学功能化途径丰富等优异的特性，在存储、吸附/分离、储能、药物传输等诸多领域展现了潜在应用。基于以上优势，MOF也被认为是一种潜在的光催化材料，如MOF-5、MIL-53(Fe)、ZIF-8等被用于降解有机物(CN201910479376.8)；NH2-MIL-125(Ti)、ZIF-8等被用于还原Cr(VI)(CN201811392251.3)；UiO-66、Ti-MOF-NH2等被用于产氢(DOI：10.1039/c3ee40507a)；UiO-67、MIL-53(Fe)等被用于还原二氧化碳(DOI：10.1021/ja203564w)。在这些MOF中，大多MOF都是良好的紫外光催化材料，国内外研究者对其有机配体进行功能性修饰-NH2基团后，能够有效地扩展可见光吸收范围，提高可见光催化活性。但是，到目前为止，MOF在光催化中的应用仍存在诸多迫切解决的问题，譬如：可见光响应范围窄、导电率低、光生载流子分离和迁移率低、稳定性不好、制备过程较复杂、催化活性较低等。因此，进一步拓展MOFs材料的可见光吸收范围，同时抑制光生载流子的复合，探索高效宽光谱响应的MOFs光催化材料，是一项紧迫的任务。
技术实现思路
为解决以上问题，本专利技术的目的是提供一种锡基金属-有机框架光催化材料及制备方法和应用。本专利技术的锡基金属-有机框架Sn-MOF光催化材料具有良好的可见光吸收性能，在可见光照射下具有很好的分解水产氧、降解有机物抗生素等活性。本专利技术采用的水热法具有制备方法简单、操作方便、成本低廉等优点，适用于工业化生产。实现本专利技术目的的具体技术方案是：一种锡基金属-有机框架光催化材料的制备方法，该方法包括以下具体步骤：步骤1：将无机碱、有机配体分散在去离子水中，超声并常温搅拌，得到均匀的混合溶液A；步骤2：将锡源分散在去离子水中，超声并常温搅拌，得到均匀的混合溶液B；步骤3：将溶液B匀速滴加到溶液A中，搅拌均匀，得到均匀的混合溶液；混合溶液被加热到70-110℃，恒温反应1～3h，然后降温到室温后，继续搅拌5-8h，离心，清洗，真空干燥，得到所述锡基金属-有机框架光催化材料；其中：所述的无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种；所述的有机配体为2,5-二羟基-对苯二甲酸、对苯二甲酸、2-氨基-对苯二甲酸、2-硝基-对苯二甲酸中的至少一种；所述的锡源是SnSO4、SnCl2、SnCl4中的至少一种；无机碱浓度为0.06-0.1mol/l；有机配体浓度为0.02-0.05mol/l；锡源浓度为0.2-0.3mol/l。一种上述方法制得的锡基金属-有机框架光催化材料。所述的光催化材料为锡基金属-有机框架即Sn-MOF材料，所述的Sn-MOF材料具体为Sn-TPA、Sn-DHTPA、Sn-TPA-NH2或Sn-TPA-NO2。所述Sn-DHTPA的晶体结构为正方晶系，空间群为P-421c，经验分子式为H4O8Sn6，晶胞参数为c＝9.1025,α＝90,β＝90,γ＝90，密度为4.9g/cm3，体积为结构为棒状结构，所述棒状长度为7-9μm，棒状直径为1-2μm；所述的结构中Sn为Sn4+/Sn2+混合价态，电导率为0.8-1.0S·m-1。所述Sn-TPA为二维片状结构，直径为4～5μm，厚度为0.3-0.5μm。所述Sn-TPA-NH2为二维片状堆叠结构，片厚度为0.04-0.08μm。一种所述锡基金属-有机框架光催化材料的用途，将所述光催化材料用于光分解水产氧和降解有机物。本专利技术所述的Sn-MOF光催化材料，因其具有独特的多孔结构，可调的孔径，较好的导电性和可见光吸收性能，高稳定性等特性，能够作为一种有潜力的宽谱响应光催化材料，在分解水产氧和降解有机污染物时，均展现了优异的光催化活性。具体的，本专利技术的Sn-MOF光催化材料的制备方法，可以采用以下步骤：第一步，将0.024molNaOH和0.012mol2,5-二羟基-对苯二甲酸分散在300ml去离子水中，超声并常温搅拌，得到均匀的混合溶液A；第二步，将0.015molSnSO4分散在去离子水中，超声并常温搅拌，得到均匀的混合溶液B；第三步，将溶液B匀速滴加到溶液A中，搅拌均匀，得到均匀的混合溶液；混合溶液被加热到90℃，恒温反应1h，然后降温到室温后，继续搅拌6h，离心，清洗，120℃真空干燥，得到Sn-DHTPAMOF光催化材料。或者第一步中，将有机配体换为对苯二甲酸、2-氨基-对苯二甲酸、2-硝基-对苯二甲酸，得到Sn-TPA、Sn-TPA-NH2、Sn-TPA-NO2MOF光催化材料。本专利技术的制备方法可在一种方法中制备出多种产品，通过调节有机配体材料的种类而控制MOF基团及多孔形态，得到不同基团修饰的多孔Sn-MOF光催化材料，以满足不同需求。制备方法简单、条件温和、操作方便、成本低廉，制得的材料具有高效的光催化活性，适用于工业化生产和推广应用。附图说明图1为本专利技术实施例1中合成的Sn-DHTPAMOF的X射线衍射图；图2为本专利技术实施例1中合成的Sn-DHTPAMOF和实施例2中合成的Sn-TPAMOF的扫描电镜图；图3为本专利技术实施例1中合成的Sn-DHTPAMOF中Sn的高分辨X光电子能谱图；图4为本专利技术实施例1-4中合成的Sn-DHTPA、Sn-TPA、Sn-TPA-NH2、Sn-TPA-NO2MOF的光吸收谱图；图5为本专利技术中实施例1-4中合成的Sn-DHTPA、Sn-TPA、Sn-TPA-NH2、Sn-TPA-NO2MOF的光催化降解抗生素效率图；图6为本专利技术中实施例1-4中合成的Sn-DHTPA、Sn-TPA、Sn-TPA-NH2、Sn-TPA-NO2MOF的光分解水产氧效率图。具体实施方式下面结合具体实施例进一步阐述本专利技术的技术方案。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不是用于限制本专利技术的范围。此外，在阅读了本专利技术的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附后权利要求书限定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锡基金属-有机框架光催化材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下具体步骤：/n步骤1：将无机碱、有机配体分散在去离子水中，超声并常温搅拌，得到均匀的混合溶液A；/n步骤2：将锡源分散在去离子水中，超声并常温搅拌，得到均匀的混合溶液B；/n步骤3：将溶液B匀速滴加到溶液A中，搅拌均匀，得到均匀的混合溶液；混合溶液被加热到70-110 ℃，恒温反应1~3 h，然后降温到室温后，继续搅拌5-8 h，离心，清洗，真空干燥，得到所述锡基金属-有机框架光催化材料；其中：/n所述的无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种；所述的有机配体为2,5-二羟基-对苯二甲酸、对苯二甲酸、2-氨基-对苯二甲酸、2-硝基-对苯二甲酸中的至少一种；所述的锡源是SnSO

【技术特征摘要】
1.一种锡基金属-有机框架光催化材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下具体步骤：
步骤1：将无机碱、有机配体分散在去离子水中，超声并常温搅拌，得到均匀的混合溶液A；
步骤2：将锡源分散在去离子水中，超声并常温搅拌，得到均匀的混合溶液B；
步骤3：将溶液B匀速滴加到溶液A中，搅拌均匀，得到均匀的混合溶液；混合溶液被加热到70-110℃，恒温反应1~3h，然后降温到室温后，继续搅拌5-8h，离心，清洗，真空干燥，得到所述锡基金属-有机框架光催化材料；其中：
所述的无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种；所述的有机配体为2,5-二羟基-对苯二甲酸、对苯二甲酸、2-氨基-对苯二甲酸、2-硝基-对苯二甲酸中的至少一种；所述的锡源是SnSO4、SnCl2、SnCl4中的至少一种；
无机碱浓度为0.06-0.1mol/l；有机配体浓度为0.02-0.05mol/l；锡源浓度为0.2-0.3mol/l。


2.一种权利要求1所述方法制得的锡基金属-有机框架光催化材料。


3.根据权利要求2所述的锡基金属-有机框架光催化材料，其特征在于，所述的光催化材料为锡基金属-有机框架即Sn-M...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘丽坤，刘心娟，陆婷，张新鲁，胡嘉培，孟凡越，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：上海;31