Au-Ni-UiO-66多孔纳米光催化材料及其微波制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了Au

【技术实现步骤摘要】
Au
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Ni
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UiO
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66多孔纳米光催化材料及其微波制备方法和应用


[0001]本专利技术属于光催化
，具体涉及Au
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Ni
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UiO
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66多孔纳米光催化材料及其微波制备方法和应用。

技术介绍

[0002]水中抗生素难以被微生物降解甚至还会导致微生物产生抗药性，并且耐药基因可以在环境中扩展和演化，因此对生态环境及人类健康造成潜在威胁。
[0003]抗生素是人工合成的广谱抗菌药物，广泛应用于人类医疗卫生和畜牧养殖业。然而滥用抗生素导致的环境污染问题已经威胁到人类的生存和发展。因此，探索高效处理难降解抗生素废水的新方法和新技术已经迫在眉睫。
[0004]近年半导体化学引起了科技工作者的广泛研究兴趣与热情，相关半导体材料在光催化降解污染物，太阳能转化及光解水制氢等环境、能源领域的应用显示了高效性。
[0005]金属
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有机骨架(MOFs)材料，是由金属离子或金属原子簇和有机体通过自组装形成的一类具有周期性网络结构和多孔特征的晶态材料，又称多孔配位聚合物(PCPs)。MOFs不仅具有结构可确定性、孔大小均一性、高度有序的孔结构和可设计的骨架结构类型，而且还拥有永久的孔洞及超高的比表面积，从而促进有机污染物和光能的吸附，抑制电子
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空穴的复合，提高光催化效率。因而，近年来在光催化降解有机废水中受到了广泛的关注。以对苯二甲酸为有机配体的MOF材料在光催化降解磺胺类抗生素中有着高效、低毒、成本低和水中结构稳定的特点，是一种良好的光催化材料。但是由于其较宽的禁带宽度只能利用太阳光中的紫外光，不能利用可见光，大大降低了其光能的利用率。同时常规的溶剂热制备法存在制备时间长(一般制备时间为24h)，制备温度高(一般制备温度为120
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200℃)，大大增加了材料的制备成本。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种Au
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Ni
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UiO
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66多孔纳米光催化材料及其微波制备方法和应用，目的是解决现有金属
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有机骨架(MOFs)材料存在的禁带宽度较宽，只能利用太阳光中的紫外光，不能利用可见光，光能利用率较低以及传统溶剂热法制备材料所需时间长、温度高的技术问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]Au
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Ni
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UiO
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66多孔纳米光催化材料的微波制备方法，包括如下步骤：
[0009]S1、四氯化锆和对苯二甲酸溶解在含乙酸的二甲基甲酰胺溶液中超声分散30min，然后磁力搅拌1h，直至固体反应物完全溶解；将得到的混合液转移至带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，密封反应釜，将反应釜放入烘箱中升温至100
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150℃恒温反应12
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48h，反应完毕后冷却至室温，离心收集白色产物，并用二甲基甲酰胺和甲醇洗涤随后离心；
[0010]产物浸入甲醇，随后在60℃干燥箱中烘干，即得金属
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有机骨架材料UiO
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66；
[0011]S2、Au纳米棒种子的制备：取1.1mL 1g/L氯金酸(HAuCl4)溶液加入到10mL 0.1M十
六烷基三甲基溴化铵(CTAB)溶液中，再向上述混合液中加入0.6mL 0.01mL硼氢化钠(NaBH4)冰水溶液并在30℃下保持静止状态2
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24h，得到深紫色的Au纳米棒种子；
[0012]S3、Au纳米棒的制备：取5mL 0.2M CTAB溶液加入到2mL 1g/L HAuCl4溶液中，再将80μL 0.01M硝酸银(AgNO3)溶液和70μL 0.1M维生素C溶液加入到上述混合液中，随后将60μL步骤S1制备好的深紫色的Au纳米种子溶液加入其中，混合溶液在30℃下保持静止状态10
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24h，反应后经去离子水多次离心清洗除去CTAB，得到紫红色的Au纳米棒；
[0013]S4、将氯化镍和上述S1制备的金属
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有机骨架材料UiO
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66和S3制备得到的Au纳米棒在乙腈中超声分散1h，分散完全后将得到的混合液转移至带有聚四氟乙烯内衬的微波反应器中，微波反应器升温至80
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120℃恒温反应30
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60min，反应完毕后冷却至室温，离心分离出固体物，用水和甲醇清洗，烘干得到Au
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Ni
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UiO
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66多孔纳米光催化材料。
[0014]优选的，所述步骤S1中，二甲基甲酰胺溶液含有乙酸，其中乙酸的质量百分含量为10％
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20％。
[0015]优选的，所述步骤S1中，四氯化锆、对苯甲酸和二甲基甲酰胺溶液的质量比为4:3:2。
[0016]优选的，所述步骤S1中，在烘箱中升温至100
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150℃恒温反应12
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48h。
[0017]优选的，所述步骤S4中，将氯化镍、上述S1制备的金属
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有机骨架材料UiO
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66和S3制备得到的Au纳米棒需要在乙腈中超声分散1h微波反应器升温至80
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120℃恒温反应30
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60min。
[0018]优选的，所述步骤S4中，氯化镍为NiCl2，其中，NiCl2、UiO
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66、Au纳米棒和乙腈溶剂的质量比为2:1:0.2:100，微波反应器升温至80
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120℃恒温反应30
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60min。
[0019]优选的，所述步骤S4中，反应为微波反应，微波反应器升温至80
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120℃恒温反应30
‑
60min。
[0020]制备出的复合光催化材料作为光催化剂用于可见光催化降解水中抗生素有机污染物。
[0021]Au
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Ni
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UiO
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66多孔纳米光催化材料为Au
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Ni掺杂UiO
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66多孔纳米光催化材料。
[0022]本所专利技术的Au
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Ni
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UiO
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66多孔纳米光催化材料利用Ni金属掺杂产生氧空位和Au纳米棒掺杂产生的等离子体效应(SPR效应)，在可见光照射下，材料内部的氧空位诱导价带和导带之间形成中间能级，降低从价带跃迁至导带之间所需的能量，在可见光的照射下可以实现光生电子和空穴的分离，同时，Au纳米棒的SPR效应和电磁场效应促进了载流子的分离效率，并提供了更多的热电子来增加水中超氧自由基的生成。水中超氧自由基和材料中的光生空穴能够直接降解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.Au
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Ni
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UiO
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66多孔纳米光催化材料的微波制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、四氯化锆和对苯二甲酸溶解在含乙酸的二甲基甲酰胺溶液中超声分散30min，然后磁力搅拌1h，直至固体反应物完全溶解；将得到的混合液转移至带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，密封反应釜，将反应釜放入烘箱中升温至100
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150℃恒温反应12
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48h，反应完毕后冷却至室温，离心收集白色产物，并用二甲基甲酰胺和甲醇洗涤随后离心；产物浸入甲醇，随后在60℃干燥箱中烘干，即得金属
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有机骨架材料UiO
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66；S2、Au纳米棒种子的制备：取1.1mL1g/L氯金酸(HAuCl4)溶液加入到10mL0.1M十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)溶液中，再向上述混合液中加入0.6mL0.01mL硼氢化钠(NaBH4)冰水溶液并在30℃下保持静止状态2
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24h，得到深紫色的Au纳米棒种子；S3、Au纳米棒的制备：取5mL0.2MCTAB溶液加入到2mL1g/LHAuCl4溶液中，再将80μL0.01M硝酸银(AgNO3)溶液和70μL0.1M维生素C溶液加入到上述混合液中，随后将60μL步骤S1制备好的深紫色的Au纳米种子溶液加入其中，混合溶液在30℃下保持静止状态10
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24h，反应后经去离子水多次离心清洗除去CTAB，得到紫红色的Au纳米棒；S4、将氯化镍和上述S1制备的金属
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有机骨架材料UiO
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66和S3制备得到的Au纳米棒在乙腈中超声分散1h，分散完全后将得到的混合液转移至带有聚四氟乙烯内衬的微波反应器中，微波反应器升温至80
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120℃恒温反应30
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60min，反应完毕后冷却至室温，离心分离出固体物，用水和甲醇清洗，烘干得到Au
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Ni
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UiO
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66多孔纳米光催化材料。2.根据权利要求1所述的Au
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Ni
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UiO
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66多孔纳米光催化材料的微波制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，二甲基甲酰胺溶液含有乙酸，其中乙酸的质量百分含量为10％
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20％。3.根据权利要求1所述的Au
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Ni
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UiO
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66多孔纳米光催化材料的微波制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：张莹，
申请(专利权)人：襄阳职业技术学院，
类型：发明
国别省市：