本发明专利技术涉及一种贵金属纳米颗粒
【技术实现步骤摘要】
一种贵金属纳米颗粒
‑
MOFs凝胶块体复合材料及其制备方法和应用
[0001]本专利技术涉及一种新型光催化空气净化用纳米复合材料及其制备方法和应用，具体涉及一种贵金属纳米颗粒
‑
MOFs凝胶块体复合材料及其制备方法和应用，属于空气净化领域。
技术介绍
[0002]近年来，空气污染问题，特别是室内空气污染问题引发了越来越多的关注。现代人约有80％的时间在室内度过，而室内各种建筑及装饰材料大多含有易挥发的有机物(Volatile organic compounds，简称VOCs)。如甲醛、苯、甲苯、二甲苯、铵类等。当这些物质富集到一定浓度后，会引起环境中人头痛、恶心、乏力等不良反应，对人体的肝脏、肾脏、大脑和神经系统造成损害，苯、甲苯、二甲苯等苯系物还具有高致癌性，长此以往将会对人体健康造成巨大危害。同时，多类无机气相污染物，如NO
X
，SO2，NH3等，同样会对人体健康产生巨大危害。此外，密闭空间中(地下人防空间、潜水器、航天器等)CO2的去除同样是目前面临的问题。
[0003]为了有效去除危害人体健康的苯系物VOCs(苯、甲苯、二甲苯等)以及NO
X
，SO2，NH3，CO2等无机气相污染物，进行了大量的理论和实践研究。在已有的降解技术中，光催化氧化技术由于其反应条件温和，直接利用太阳能等优势，在环境催化，特别是低浓度空气污染物去除方面受到广泛关注。然而，传统的半导体光催化材料，如TiO2等对VOCs吸附能力较差，带隙较宽，在实际应用中受到了诸多限制。金属有机框架材料(MOFs)，一类由金属作为中心，有机分子作为连接的材料，由于其多孔，具有大量活性位点的特点，近年来在高效光催化降解VOCs方面体现出较大潜力。但是，MOFs材料也面临电子
‑
空穴易复合，对入射光利用率较低等问题，性能仍有待进一步提高。
[0004]贵金属纳米颗粒能级较低，将贵金属纳米颗粒和MOF结合，则可与MOF之间进行电子转移，促进电子空穴对的分离，从而提高材料光催化性能。同时，贵金属纳米颗粒本身具有较强LSPR效应，可以显著增强材料对于可见光的吸收，提高光利用效率，实现在可见光下高效、稳定降解VOCs，在利用光催化技术净化空气方面具有重要价值。此外，将贵金属纳米颗粒和MOFs材料结合，可以充分利用贵金属纳米颗粒LSPR性能和MOFs对于气体的强吸附能力，有望在基于拉曼和红外探测的气体检测和传感领域获得广泛的应用。在目前的研究中，将贵金属纳米颗粒与MOFs材料结合的方式主要有两种：第一种是首先合成金属纳米颗粒，再原位生长MOF材料。但是该方法通常需要在体系内引入PVP等稳定剂，且稳定剂对后期MOF合成的影响犹未可知，且目前该方法仅有ZIF系列及UiO系列MOFs材料有相关报道。第二种方法则是首先合成MOF材料，再通过沉积等方法在MOF内部生长金属纳米颗粒。该方法在合成过程中需要使用管式炉加热配合氢气还原等方法，合成过程复杂程度和危险性较高，不利于大规模使用。此外，通过该方法得到的金属纳米颗粒除少量沉积在MOFs孔道中外，大量沉积在材料表面，一方面这些暴露的贵金属颗粒在空气条件下极易发生氧化，对材料寿命
产生不利影响，另一方面金属纳米颗粒与MOFs接触面积受限，不利于二者间电子迁移。
[0005]大多数的MOF均以分散的晶粒(大小约为50～100nm)存在，这种形式会限制材料的传质能力。同时整体上这种松散堆积的结构是不稳定的。例如在吸附塔中添加的MOF粉末会随着时间的推移被逐渐压实，导致传质阻力变高，这也会使得材料的回收变得困难。MOF凝胶在近两年来由于其独特的性质，正在收到越来越多的关注。MOF的凝胶状态在之前的一些工作中被证明是离散的结晶纳米颗粒形成的凝胶网络，这些纳米颗粒通过弱非共价相互作用在整个液相中聚集。这种凝胶的形成基于胶体化学过程，最初，体系内生成了大量的纳米晶体MOF，这些晶体彼此之间间距很小，因此存在弱的非共价相互作用力，这种相互作用可能会与晶体的持续生长竞争，从而使得体系内尽可能多的生成凝胶。而MOF凝胶干燥后形成的块体材料具有较高的结构刚度，较低的传质阻力，以及保留了MOF本身的高气体体积吸附能力和比表面积的特点。更有利于MOF材料在光催化领域的应用。
[0006]文献1：Z.Wang,A.Mahmood,X.Xie,X.Wang,H.Qiu,J.Sun,Surface adsorption configurations of H3PO4 modified TiO2 and its influence on the photodegradation intermediates of gaseous o
‑
xylene,Chemical Engineering Journal,393(2020)124723.；文献2：Z.Rao,G.Shi,Z.Wang,A.Mahmood,X.Xie,J.Sun,Photocatalytic degradation of gaseous VOCs over Tm3+
‑
TiO2:Revealing the activity enhancement mechanism and different reaction paths,Chemical Engineering Journal,395(2020)125078.；文献3：Subramanian V,Wolf,E Kamat,P V.Semiconductor
‑
Metal composite nanostructures to what extent do metal nanoparticles improve the photocatalytic activity of TiO2 films？The Journal of Physical Chemistry B 2001,105,11439
‑
11446.；文献4：Hirakawa T,Kamat P V.Charge separation and catalytic activity of Ag@TiO2 core
‑
shell composite clusters under UV
‑
irradiation.Journal of the American Chemical Society 2005,127,3928
‑
3934.；文献5：Prodi L,Rampazzo E,Rastrelli F,et al.Imaging agents based on lanthanide doped nanoparticles.Chemical Society Reviews 2015,44,4922
‑
4952.；文献6：Tsang M K,Bai G,Hao J,Stimuli responsive upconversion luminescence nano本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种贵金属纳米颗粒
‑
MOFs凝胶块体复合材料的制备方法，其特征在于，包括：通过将金属离子I的金属盐或其水合化合物或氢氧化物和可与之配位的有机配体分散于有机溶剂中，进行溶剂热反应，离心处理后得到MOFs凝胶；将MOFs凝胶分散于溶剂中形成MOFs溶胶，再将由金属离子II溶于溶剂制得的溶液与由所述MOFs溶胶混合均匀后进行光化学还原反应，干燥后得到金属离子II纳米颗粒均匀分散在MOFs凝胶的块状复合材料；其中，所述金属离子I为 Fe
2+
，Fe
3+
，Co
2+
，Co
3+
，Ni
2+
，Ni
3+
，Zr
2+
，Zr
3+
，Ga
3+
，In
3+
，Al
3+
，Ti
4+
，Zn
4+
，Cr
5+
中的至少一种；所述金属离子II为 Ag离子、Au离子、Pd离子中的至少一种的贵金属离子。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属离子I的金属盐或其水合化合物中的阴离子为Cl
‑
、NO3‑
、ClO4‑
和SO
42
‑
中至少一种，优选为Cl
‑
或/和NO3‑
。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述有机配体为均苯三甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、5
‑
氨基间苯二甲酸、2
‑
氨基对苯二甲酸、富马酸、2,5
‑
二羧酸吡啶、2,6
‑
萘二甲酸、2
‑
（4
‑
吡啶基）
‑
1H
‑
咪唑
‑
4,5
‑
二羧酸、1,4
‑
萘二甲酸，4,4`
‑
二氧联苯
‑
3,3`
‑
二羧酸，5`
‑
（4
‑
羧基苯）[1,1`：3``,1``
‑
三苯基]
‑
4,4``二羧酸、3,5,3`5`
‑
偶氮苯四...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙静，唐子夏，王晓，陈璐，谢晓峰，王焱，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。