【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光催化杀菌，更具体地说，涉及一种cu/nh2-mil-125(ti)光催化剂及其制备方法与应用。
技术介绍
1、近年来，随着社会工业化迅速发展，使得人类赖以生存的水环境面临严重挑战，病菌在水中快速繁殖、传播，严重影响公共健康，安全饮用水缺乏问题严重。目前，传统的杀菌技术，如化学消毒、紫外线照射和热处理，虽然在一定程度上有效，但也存在许多问题。例如，化学消毒剂可能会产生有害的副产物，紫外线照射的杀菌效果可能会受到水质的影响，而热处理则存在耗能过高的问题。
2、金属有机骨架(mofs)作为一种新型的纳米材料，由于其独特的孔隙结构、高比表面积和可调化学功能而备受关注。这些材料在光催化、气体存储、分离技术等领域展现出了巨大的潜力。特别是在水处理和光催化杀菌领域。中国专利cn115193484a公开了一种光催化杀菌mofs材料及其制备材料与制备方法；该申请案通过热溶剂在金属氧化物(芯材)表面成功制备了mofs，并应用于光催化杀菌。虽然该专利制备的mofs材料具有很好的杀菌效果，但是并没有解决mofs材料的稳定性问题。
3、经检索，专利cn115999642a公开了一种tio2/cus/mil-125-nh2异质结光催化剂，以mil-125-nh2为基底，表面为cus和tio2纳米颗粒。该异质结光催化剂的制备方法包括：将mil-125-nh2(ti/cu)、硫代乙酰胺溶于乙醇后，经热处理制得tio2/cus/mil-125-nh2。专利cn115219572a公开了一种mofs电极检测硝酸根离子的方法，
技术实现思路
1、1.要解决的问题
2、针对现有mofs材料光稳定性差的问题，本专利技术提供一种cu/nh2-mil-125(ti)光催化剂及其制备方法与应用。
3、2.技术方案
4、为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
5、本专利技术通过将cu负载到nh2-mil-125(ti)上，极大提高了原有nh2-mil-125(ti)材料的稳定性。
6、其具体步骤包括：将nh2-mil-125(ti)固体粉末分散到溶剂中，加入铜盐进行光催化合成反应后，离心得到固体；用溶剂a洗涤，于60～80℃的真空环境下干燥12～16h，得到cu/nh2-mil-125(ti)光催化剂。
7、更进一步地，所述铜盐为硫酸铜、硝酸铜或氯化铜中的一种或多种。
8、更进一步地，所述铜盐与nh2-mil-125(ti)的摩尔比为(0.0035～0.04):1。
9、更进一步地，所述光催化合成反应采用光强度40～80mw/cm2，波长为400～780nm的可见光，反应时间为2～3h，搅拌速率500～800rpm/min。
10、更进一步地，所述溶剂a为包含有机溶剂的溶液，能够分散nh2-mil-125(ti)和铜盐即可，优选地，为甲醇和去离子水的混合溶液，所述甲醇和去离子水的体积比为(180～250):(8～12)，还可采用乙醇等进行混合，实现反应底物的分散即可。
11、其中，nh2-mil-125(ti)可采用市售产品，也可采用实验室制备的nh2-mil-125(ti)，一种可以实现的nh2-mil-125(ti)的制备方法包括步骤：将钛酸四丁酯、2-氨基对苯二甲酸、n,n-二甲基甲酰胺和甲醇溶液进行混合；将混合溶液置于120～180℃环境中保温24～72h后，冷却至室温，离心得到固体；将固体分别用溶剂b洗涤，于60～80℃的真空环境下干燥12～16h，得到nh2-mil-125(ti)固体粉末，所述溶剂b优选地为甲醇和n,n-二甲基甲酰胺，还可采用乙醇等溶剂进行洗涤，能够除去未反应的有机物及溶剂。
12、更进一步地，所述钛酸四丁酯和2-氨基对苯二甲酸的摩尔比为(3～5):1；所述n,n-二甲基甲酰胺和甲醇溶液的体积比为(8～10):1。
13、制得的cu/nh2-mil-125(ti)中，铜元素的理论负载量为0.2％～1％。其中，cu引入到nh2-mil-125(ti)中，其表面包括cu颗粒、cu(ⅰ)和cu(ⅱ)，相比于溶剂热法负载cu，本专利采用光沉积法制备的cu负载mofs，材料中cu颗粒即cu(0)分散均匀，见图2，其中，cu颗粒的平均粒径为8.7nm，且cu离子存在cu(ⅰ)和cu(ⅱ)不同的价态。光照射材料时，cu颗粒和mofs被激发发生电子跃迁产生光生电子空穴对，其中mofs中的电子转移通过cu-n键转移到cu(ⅱ)上，转化为cu(ⅰ)，空穴作用于反应底物，但cu(i)不稳定，因此本申请在nh2-mil-125(ti)表面还生成了部分cu颗粒，通过cu颗粒接收cu(i)的电子，提高cu(i)的稳定性，促进mofs中的电子转移至cu(ⅱ)上，增强材料的抗光照衰减能力，提高mofs的稳定性。值得注意的是，本申请控制cu颗粒的平均粒径为8.7nm，细小弥散地分布在nh2-mil-125(ti)上，过大的cu颗粒不仅无法增强mofs材料的光稳定性，还会降低mofs材料的稳定性，其原因在于，一方面，过多的cu堆积在mofs表面影响催化剂对于光的吸收，影响催化性能，另一方面，过大的cu颗粒造成团聚的cu颗粒大小不一，不仅无法促进光生电子和空穴的分离，还可能成为光生载流子的复合中心。
14、更进一步地，通过光沉积控制cu(ⅰ)和cu(ⅱ)的比例在(1.5-3)：(7-8.5)，一方面cu(ⅰ)与cu(ⅱ)的比例决定mofs上产生的光生电子是否能够及时转移，而不发生堆积，另一方面，cu(ⅰ)不稳定，需要通过cu颗粒接收cu(i)的电子，考虑到电子转移到cu颗粒上不宜过快，否则cu颗粒长大，不利于mofs材料的稳定性。
15、mofs的稳定性主要受金属-配体相互作用的强度、mof结构的空间位阻、光照衰减等因素的影响。虽然现有技术将金属例如pd、ce光沉积mofs纳米片上。但其均具有较高的氧化还原电位，难以及时转移光生电子。因此本申请通过引入氧化还原电位更低的cu，首先通过形成cu-n的配位键，增强骨架的稳定性，且强结合的配位键有利于电子传输，实现mofs材料的光生载流子的有效分离；其次，含cu(ⅱ)的配体与mofs材料配位，增大了mofs材料的空间位阻，使mofs材料结构更加稳定，最后，cu离子可以作为光生载流子的接收剂，促进光生载流子的分离，在提高光催化效率的同时提高本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种Cu/NH2-MIL-125(Ti)光催化剂的制备方法，其特征在于，包括步骤：将NH2-MIL-125(Ti)分散到溶剂中，加入铜盐进行光催化合成反应后，得到Cu/NH2-MIL-125(Ti)光催化剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铜盐与NH2-MIL-125(Ti)的摩尔比为(0.0035～0.04):1。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述铜盐为硫酸铜、硝酸铜或氯化铜中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述光催化合成反应采用光强度为40～80mW/cm2，波长为400～780nm的可见光，反应时间为2～3h，搅拌速率500～800rpm/min。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述Cu/NH2-MIL-125(Ti)光催化剂经溶剂洗涤，于60～80℃的真空环境下干燥12～16h。
6.一种根据权利要求1-5任一项所述的制备方法制得的Cu/NH2-MIL-125(Ti)光催化剂，其特征在于，所述光催化剂中包含NH2-MIL-12
7.根据权利要求7所述的Cu/NH2-MIL-125(Ti)光催化剂，其特征在于，Cu颗粒的平均粒径为8.7nm。
8.根据权利要求7所述的Cu/NH2-MIL-125(Ti)光催化剂，其特征在于，所述Cu离子包括Cu(Ⅰ)和Cu(Ⅱ)，所述Cu(Ⅰ)和Cu(Ⅱ)的比例为(1.5-3)：(7-8.5)。
9.根据权利要求7所述的Cu/NH2-MIL-125(Ti)光催化剂，其特征在于，Cu元素的理论负载量为0.2％～1wt％。
10.一种权利要求7-9任一项所述的Cu/NH2-MIL-125(Ti)光催化剂，其特征在于，所述Cu/NH2-MIL-125(Ti)光催化剂应用于光催化杀菌中。
...【技术特征摘要】
1.一种cu/nh2-mil-125(ti)光催化剂的制备方法，其特征在于，包括步骤：将nh2-mil-125(ti)分散到溶剂中，加入铜盐进行光催化合成反应后，得到cu/nh2-mil-125(ti)光催化剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铜盐与nh2-mil-125(ti)的摩尔比为(0.0035～0.04):1。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述铜盐为硫酸铜、硝酸铜或氯化铜中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述光催化合成反应采用光强度为40～80mw/cm2，波长为400～780nm的可见光，反应时间为2～3h，搅拌速率500～800rpm/min。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述cu/nh2-mil-125(ti)光催化剂经溶剂洗涤，于60～80℃的真空环境下干燥12～16h。
6.一种根据权利要求1-5任一项所述的制备方法制得的cu/nh...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨亚宁，王海阳，李明会，郑俊，程晓玲，孙思敏，
申请(专利权)人：安徽华骐环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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