一种MIL-100(Fe)/Ti3C2复合气凝胶及其制备和应用制造技术

本发明专利技术涉及光热及光催化技术领域，具体涉及一种MIL

【技术实现步骤摘要】
一种MIL
‑
100(Fe)/Ti3C2复合气凝胶及其制备和应用


[0001]本专利技术涉及光热及光催化
，具体涉及一种MIL
‑
100(Fe)/Ti3C2复合气凝胶及其制备和应用。

技术介绍

[0002]随着人口的增长和水污染，水资源短缺已成为最严峻的全球挑战之一。太阳能驱动的界面蒸馏具有最小的环境和资源足迹，在淡水生产和净化以及废水处理、发电等领域引起了广泛关注。太阳能蒸馏正在成为一种强大且节能的水净化和淡水生产工具。然而，许多水源中含有有害的挥发性有机化合物，它们会与水一同蒸发从而在蒸馏水中富集，这将会威胁到人类的健康。光催化具有降解挥发性有机物的前景，因为光催化也是太阳能驱动的一种界面过程。将光热蒸馏与光催化结合，二者的协同作用便能够显现出来。
[0003]金属有机骨架材料(MOF)作为一种新型材料相对于传统吸附剂具有更大的比表面积，可控的晶体结构以及特殊的活性位等优势，在废水处理方面表现出巨大的潜力。但是由于其是粉末状，难以回收重复利用，所以需借助载体使其负载，达到重复利用，便于回收的效果。武汉纺织大学王栋教授课题组制备了MIL
‑
100(Fe)/Ti3C
2 MXene复合光催化剂，但是其制备的MIL
‑
100(Fe)/Ti3C
2 MXene复合光催化剂为二维片状，同时其用于实现光催化固氮，并没有公开其可以用于处理废水，且二维片状结构在水中分散后不易回收利用。因此，现有技术并没有MIL
‑/>100(Fe)复合材料用于处理废水的报道。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足之处，本专利技术目的是提供一种太阳能驱动光热/光催化复合气凝胶(Ti3C2/MIL
‑
100(Fe))的制备及其应用，在处理挥发性有机废水时通过光热及光催化的协同作用，得到纯净的蒸馏水。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种MIL
‑
100(Fe)/Ti3C2复合气凝胶的制备方法，将MIL
‑
100(Fe)粉末加入到Ti3C2浓缩液中，混合搅拌18
‑
24h，超声1
‑
2h，经液氮冷冻5
‑
10min后置于冷冻干燥机中18
‑
24h，即得到复合气凝胶。
[0007]所述Ti3C2浓缩液的制备：加入盐酸和氟化锂混合后，加入Ti3AlC2粉末，经刻蚀后，产物经后处理即得到Ti3C2浓缩液，Ti3C2浓缩液的浓度为10mg/g
‑
50mg/g，优选为30mg/g。
[0008]所述MIL
‑
100(Fe)的制备：将硫酸亚铁和均苯三甲酸溶解在去离子水中，超声5
‑
10min后进行水热反应，反应产物经洗涤、真空干燥、高温活化后获得MIL
‑
100(Fe)粉末。
[0009]所述盐酸、氟化锂、Ti3AlC2的质量比为32
‑
34：8：5；
[0010]所述刻蚀条件为：温度20
‑
25℃，时间46
‑
48h；
[0011]所述后处理为产物经去离子水洗涤至上清pH值>5后，冰浴超声剥离10
‑
12h，3500rpm离心15
‑
20min，10000rpm下离心30
‑
40min，沉淀即为得到Ti3C2浓缩液。
[0012]所述硫酸亚铁和均苯三甲酸的摩尔比为1：1；
[0013]所述水热反应温度为150
‑
160℃，加热22
‑
24h；
[0014]所述真空干燥温度为60
‑
70℃，高温活化为150
‑
160℃下活化10
‑
12h。
[0015]所述MIL
‑
100(Fe)与Ti3C2质量比为1:10
‑
1:2，优选为3:10。
[0016]所述复合气凝胶厚度为10mm。
[0017]所述MIL
‑
100(Fe)/Ti3C2复合气凝胶作为太阳能驱动的光热材料。
[0018]所述MIL
‑
100(Fe)/Ti3C2复合气凝胶作为太阳能驱动的光催化材料。
[0019]本专利技术的有益效果如下：
[0020](1)本专利技术的Ti3C2/MIL
‑
100(Fe)复合气凝胶能够高效吸收太阳光，具有较高的光热转化效率以及光催化降解能力，同时具备光热和光催化性能，能够从污水中有效的获取蒸馏水，并能实现对水中挥发性有机污染物的高效降解。
[0021](2)本专利技术的Ti3C2/MIL
‑
100(Fe)复合气凝胶无序多孔的结构能够有效的吸附截留随水蒸气一起挥发的苯酚分子，同时Ti3C2相互连接的网络结构也为MIL
‑
100(Fe)提供了足够多的活性位点，MIL
‑
100(Fe)内部的介孔结构高效吸附苯酚分子的同时，由于模拟太阳光的照射，能够激发MIL
‑
100(Fe)产生较多的羟基自由基和活性氧，使其能够有效催化降解苯酚分子，使得收集到的纯净水苯酚含量大大降低，利用太阳能驱动光热/光催化复合气凝胶处理污水，相比于传统的水净化技术具有高效、节能、无二次污染及二氧化碳排放等优点。
[0022](3)本专利技术制备的MIL
‑
100(Fe)/Ti3C2的复合气凝胶，可以稳定的漂浮于水面，气凝胶结构为MIL
‑
100(Fe)的负载提供了足够的活性位点，使其能够充分截留水中挥发性污染物，达到高效净水的效果，并能够长期稳定的使用。
[0023](4)本专利技术的MIL
‑
100(Fe)/Ti3C2的复合气凝胶制备简单可行，安全高效，扩大了MIL
‑
100(Fe)催化剂的光吸收范围，使光催化活性得到提高。复合气凝胶具有良好的光催化性能和光热转化性能、亲水性、稳定性好、可重复利用。在水处理方面具有广阔的应用前景。
附图说明
[0024]图1为本专利技术MIL
‑
100(Fe)/Ti3C2复合气凝胶H3的光学照片。
[0025]图2为本专利技术MIL
‑
100(Fe)/Ti3C2复合气凝胶H3的形貌图。
[0026]图3为实施例MIL
‑
100(Fe)/Ti3C2复合气凝胶的水蒸发速率。
[0027]图4为苯酚标准样品的标准曲线。
[0028]图5为实施例MIL
‑
100(Fe)/Ti3C2复合气凝胶的苯酚截留效率。
具体实施方式
[0029]以下结合实例对本专利技术的具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MIL
‑
100(Fe)/Ti3C2复合气凝胶的制备方法，其特征在于，将MIL
‑
100(Fe)粉末加入到Ti3C2浓缩液中，混合搅拌18
‑
24h，超声1
‑
2h，经液氮冷冻5
‑
10min后置于冷冻干燥机中18
‑
24h，即得到复合气凝胶。2.按权利要求1所述的MIL
‑
100(Fe)/Ti3C2复合气凝胶的制备方法，其特征在于，所述Ti3C2浓缩液的制备：加入盐酸和氟化锂混合后，加入Ti3AlC2粉末，经刻蚀后，产物经后处理即得到Ti3C2浓缩液。3.按权利要求1所述的MIL
‑
100(Fe)/Ti3C2复合气凝胶的制备方法，其特征在于，所述MIL
‑
100(Fe)的制备：将硫酸亚铁和均苯三甲酸溶解在去离子水中，超声5
‑
10min后进行水热反应，反应产物经洗涤、真空干燥、高温活化后获得MIL
‑
100(Fe)粉末。4.按权利要求2所述的MIL
‑
100(Fe)/Ti3C2复合气凝胶的制备方法，其特征在于，所述盐酸、氟化锂、Ti3AlC2的质量比为32
‑
34：8：5；所述刻蚀条件为：温度20
‑
25℃，时间46
‑
48h；所述后处理为产物经去离子...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵青，刘莹，张雪娇，赵建，张思玉，李登宇，
申请(专利权)人：上海忒尔苏斯环境科技合伙企业有限合伙，
类型：发明
国别省市：