【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及环境催化材料，具体涉及一种zn-cu双金属mof材料、cu基碳材料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、对硝基苯酚(4-nitrophenol,4-np)是一种持久性有机污染物，常见于农药、增塑剂、染料和制药工业排放的各种工业废水中。对硝基酚极易溶于水，在自然环境中半衰期较长，具有较高的生物利用度。因此，水中对硝基酚的存在是一个重大的环境问题，可能对人类和水生生物的健康构成严重威胁。目前，生物降解、化学氧化、光催化以及物理吸附等手段在对硝基苯酚降解中发挥着重要的作用，但是上述方法仍存在无法快速降解以及二次污染，开发高效节能环保的催化剂势在必行。
2、金属催化剂，尤其是贵金属催化剂被广泛应用于水中对硝基酚降解反应过程中。但是由于其昂贵的价格，在催化反应过程中，催化剂可能会因为酸碱环境变化、物质吸附、杂质等原因而失活或寿命短，从而导致催化效率下降，增加生产成本。与金、银等贵族金属相比，铜矿藏丰富、开采成本低是理想的替代品。铜纳米材料尤其具有吸引力，物理和化学性质稳定性，而且易于负载在载体上。然而，铜纳米粒子在空气以及溶液氛围下极其容易被氧化，从某种程度上限制了其发展。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中的问题，本专利技术提供了一种zn-cu双金属mof材料、cu基碳材料及其制备方法和应用。本专利技术提供的zn-cu双金属mof材料衍生得到的cu基碳材料具高度分散的活性位点、多级的孔道结构以及优异的催化活性。
2、第一方面，本专利技术提供了一种zn-
3、在一些实施方式中，所述zn-cu双金属mof材料包括由多个纳米片构成的玫瑰花状结构的第一复合颗粒。
4、本专利技术中，第一复合颗粒具有独特的纳米片组装而成的“玫瑰花状”形貌和锌铜双金属，还具有良好的水热稳定性和高结晶度。片状结构往往具有更高比表面积，有利于衍生出多级孔纳米结构。高结晶度表明材料长程有序，在后续热处理不容易结构坍塌，而热稳定性对于在高温操作的领域中是至关重要的。本专利技术的zn-cu双金属mof材料具有两种强金属-配体键和改善的热稳定，进而使得衍生的复合催化剂在复杂环境有着更好的适应性。
5、在一些实施方式中，所述第一复合颗粒的粒径范围为5μm-15μm。在一些实施方式中，所述第一复合颗粒的粒径范围为6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm或它们之间的任意值。在一些实施方式中，所述第一复合颗粒的粒径范围为8μm-12μm。
6、在一些实施方式中，所述咪唑类配体为2-甲基咪唑。
7、第二方面，本专利技术提供了一种zn-cu双金属mof材料的制备方法，其包括将包含铜源、锌源和咪唑类配体的溶液进行超声处理，将超声处理后的溶液进行热处理。
8、类沸石咪唑酯骨架材料(zeolitic imidazolate frameworks,zifs)是由过渡金属原子(zn/co)与咪唑(im)连接而成的一类新型的金属有机框架。zif材料具有较大的比表面积，有利于活性组分的加载和分散，其高孔隙率可以将金属纳米颗粒(mnps)如au、pd嵌入其特定孔隙中，防止mnps的迁移和团聚。然而，大多数报道的zifs都是微孔的，小分子催化尚可，但对较大大分子扩散是不利的，所以当纳米粒子被包裹在zifs的内部时，其催化活性相对较低。因此，为了提高zifs的催化活性，进一步扩大其应用范围，比如使用软模版表面活性剂以及硬模板法来扩大孔径，然而存在表面活性剂组装的胶束并不稳定，传统的模板剂如聚苯乙烯球(ps)难以去除，形貌容易坍塌等问题。
9、针对上述问题，本专利技术提供的制备方法采用控温超声中的能量加速前驱体的锌盐与铜盐与二甲基咪唑在去离子水中配位转变成配合物框架结构，合成过程无需添加结构导向剂和/或表面活性剂，就能够得到结晶度高、水热稳定性好、独特纳米玫瑰花形貌zncu双金属基mof，不但节约了成本，同时，制备出单分散的zifs颗粒形貌可控均一、纯度高。整个合成过程简单快捷且在温和条件下进行，不使用任何有毒试剂绿色环保，克服了现有合成mofs技术中方法的高能耗、效率低、无法在室温空气中制备和设备要求高，无法大规模工业生产的问题。
10、在一些实施方式中，所述超声处理的超声频率为20khz-55khz，例如为23khz、25khz、27khz、30khz、33khz、35khz、37khz、40khz、43khz、45khz、47khz、50khz、53khz或它们之间的任意值。在一些实施方式中，所述超声处理的超声频率为30khz-40khz。
11、在一些实施方式中，所述超声处理的温度小于或等于35℃，例如为5℃、10℃、15℃、20℃、25℃或30℃。在一些实施方式中，所述超声处理的温度为10℃-35℃。在一些实施方式中，所述超声处理在室温下进行。
12、在一些实施方式中，所述超声处理的时间为5min-60min，例如为10min、15min、20min、25min、30min、35min、40min、45min、50min、55min或它们之间的任意值。在一些实施方式中，所述超声处理的时间为10min-30min。
13、在一些实施方式中，所述超声处理在超声清洗仪中进行。
14、在一些实施方式中，所述热处理的温度为5℃-40℃，例如为10℃、15℃、20℃、25℃、30℃或35℃。在一些实施方式中，所述热处理的温度为10℃-30℃。在一些实施方式中，所述热处理在室温下进行。
15、在一些实施方式中，所述热处理的时间为5h-36h，例如为5h、12h、15h、20h、24h、28h、30h、32h或34h。在一些实施方式中，所述热处理的时间为10h-20h。
16、在一些实施方式中，所述热处理在恒温水浴中进行。
17、在一些实施方式中，所述制备方法还包括将热处理的产物进行离心、洗涤、干燥，得到所述zn-cu双金属mof材料。
18、在一些实施方式中，所述离心的转速为8000r/min-12500r/min，例如为9000r/min、10000r/min、11000r/min或12000r/min。
19、在一些实施方式中，所述洗涤采用的溶剂为甲醇或乙醇。
20、在一些实施方式中，所述干燥的温度为50℃-70℃。在一些实施方式中，所述干燥的时间为6h-12h。
21、在一些实施方式中，以铜元素和锌元素计，所述锌源和所述铜源的摩尔比为(0.1-0.8):1，例如为0.15:1、0.2:1、0.25:1、0.3:1、0.35:1、0.4:1、0.45:1、0.5:1、0.55:1、0.6:1、0.65:1、0.7:1、0.75:1或它们之间的任意值。在一些实施方式中，所述锌源和所述铜源的摩尔比为(0.1-0.5):1。在一本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种Zn-Cu双金属MOF材料，其包括由多个纳米片构成的第一复合颗粒，所述纳米片包括锌离子、铜离子和咪唑类配体。
2.根据权利要求1所述的Zn-Cu双金属MOF材料，其特征在于，所述第一复合颗粒的粒径范围为5μm-15μm，优选为8μm-12μm；和/或
3.一种Zn-Cu双金属MOF材料的制备方法，其包括将包含铜源、锌源和咪唑类配体的溶液进行超声处理，将超声处理后的溶液进行热处理。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述超声处理的超声频率为20kHz-55kHz，优选为30kHz-40kHz；和/或
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述热处理的温度为5℃-40℃，优选为10℃-30℃；和/或
6.根据权利要求3-5中任一项所述的制备方法，其特征在于，以铜元素和锌元素计，所述锌源和所述铜源的摩尔比为(0.1-0.8):1，优选为(0.1-0.5):1，更优选为(0.2-0.4):1；和/或
7.一种Cu基碳材料，其包括第二复合颗粒，所述第二复合颗粒包括金属铜颗粒和氮掺杂的多孔
8.根据权利要求7所述的Cu基碳材料，其特征在于，所述金属铜颗粒位于所述氮掺杂的多孔碳的表面和/或掺杂于所述氮掺杂的多孔碳的内部；和/或
9.根据权利要求7或8所述的Cu基碳材料，其特征在于，所述碳化处理在惰性气氛中进行，优选地所述惰性气氛选自氩气气氛和/或氮气气氛；和/或
10.根据权利要求7-9中任一项所述的Cu基碳材料在酚类化合物尤其是对硝基苯酚催化降解中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种zn-cu双金属mof材料，其包括由多个纳米片构成的第一复合颗粒，所述纳米片包括锌离子、铜离子和咪唑类配体。
2.根据权利要求1所述的zn-cu双金属mof材料，其特征在于，所述第一复合颗粒的粒径范围为5μm-15μm，优选为8μm-12μm；和/或
3.一种zn-cu双金属mof材料的制备方法，其包括将包含铜源、锌源和咪唑类配体的溶液进行超声处理，将超声处理后的溶液进行热处理。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述超声处理的超声频率为20khz-55khz，优选为30khz-40khz；和/或
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述热处理的温度为5℃-40℃，优选为10℃-30℃；和/或
6.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪宝堆，刘达标，孙诗豪，顾冬生，
申请(专利权)人：淮安中顺环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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