[发明专利]一种MIL‑100(Fe)纳米催化剂的制备方法及其应用在审
申请号: | 201710927992.6 | 申请日: | 2017-10-09 |
公开(公告)号: | CN107715916A | 公开(公告)日: | 2018-02-23 |
发明(设计)人: | 庄金亮;刘湘粤 | 申请(专利权)人: | 贵州师范大学 |
主分类号: | B01J31/22 | 分类号: | B01J31/22;C02F1/32 |
代理公司: | 南京禾易知识产权代理有限公司32320 | 代理人: | 仇波 |
地址: | 550001 贵州*** | 国省代码: | 贵州;52 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 mil 100 fe 纳米 催化剂 制备 方法 及其 应用 | ||
技术领域
本发明属于纳米催化剂领域,涉及一种MIL-100(Fe)纳米催化剂,具体涉及一种MIL-100(Fe)纳米催化剂的制备方法及其在光降解有机染料中的应用。
背景技术
金属-有机框架材料(Metal-Organic Frameworks,MOFs)是一类由有机多配位配体连结金属离子节点或团簇形成的有机-无机杂化多孔性晶体材料,在气体存储、气体分离、催化、分子识别、化学传感器等领域取得了令人瞩目的成果。近年来,MOFs与纳米科学的交叉使得MOFs研究进入纳米领域,即金属-有机框架纳米材料(nano-scale metal-organic frameworks,NMOFs)成为新的研究热点。与传统大尺寸MOFs相比,NMOFs不仅具有传统MOFs的结构优势,如丰富的孔结构、功能化的骨架结构以及超高比表面积等特点,同时兼备形貌规则、尺寸可控、易于在溶剂中分散、结构多样、客体分子在孔隙传输迅速等独特优点。
环境污染是当今中国社会发展面临的最重大问题,其中尤以水污染最为严重,水污染治理已刻不容缓。由于工业污水、废水具有的污染物组成繁杂、污染物毒性强,以及难以生物降解等特点,导致污水治理难度大、成本高、低效高能,致使某些企业铤而走险,减排、偷排现象较为严重。因此如何高效、节能地处理水体污染是一个亟待解决的重要问题。太阳能取之不尽、用之不竭、安全可靠,是人类最理想的绿色清洁能源。开发可用于光催化降解废水中的有机染料催化剂是目前绿色化学研究领域的热点之一。得益于NMOFs优异的吸附分离、离子交换、分子识别等新颖特点,近年来,NMOFs成为废水净化技术新的研究热点,特别是具有光催化性能的NMOFs,在废水净化领域具有独特的优势。然而,目前合成MOFs的方法通常采用溶剂热或水热法,即有机配体与金属离子置于高压反应釜中或其它耐高温的密封容器中,反应温度100~200℃,反应持续数小时至数天,有机配体与金属离子通过配位自组装形成MOFs晶体。然而,有机溶剂包不仅价格昂贵,需要高压反应釜等设备,且在大量合成时容易排放大量有机污染物。因此,开发一种以水为溶剂、在室温条件下、快速合成NMOFs的方法对实现MOFs工业化应用具有极其重要的研究意义。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种MIL-100(Fe)纳米催化剂的制备方法。
为解决以上技术问题,本发明采取的一种技术方案是:一种MIL-100(Fe)纳米催化剂的制备方法,它包括以下步骤:
(a)将均苯三甲酸和无机碱溶于水中形成第一溶液;
(b)将铁源溶于水中形成含有Fe2+或/和Fe3+的第二溶液;
(c)将所述第一溶液滴加至所述第二溶液中,搅拌反应后过滤,用乙醇冲洗,烘干,收集滤饼即可;所述均苯三甲酸、所述无机碱和铁元素的摩尔比为1:2~3.5:1~1.5。
优化地,所述无机碱为选自NaOH和KOH中的一种或两种。
优化地,所述铁源为选自FeCl2·4H2O、FeSO4·7H2O、Fe(OAc)2、FeCl3·6H2O、Fe(NO3)3·9H2O和Fe2(SO4)3中的一种或多种组成的混合物。
进一步地,所述铁源为选自FeCl2·4H2O和FeSO4·7H2O中的一种或两种。
优化地,步骤(c)中,在10~40℃搅拌反应2~24h。
优化地,步骤(c)中,所述滴加速度为1~5滴/s。
优化地,步骤(c)中,所述均苯三甲酸和水的摩尔比为1:800~1500。
本发明的又一目的在于提供一种MIL-100(Fe)纳米催化剂的应用,MIL-100(Fe)纳米催化剂由上述制备方法制得,所述MIL-100(Fe)纳米催化剂用于光降解污水中的有机染料。
优化地,将所述MIL-100(Fe)纳米催化剂置于含有有机染料的污水中,在紫外光照射下进行搅拌即可。
进一步地,在紫外光照射前还向污水中加入H2O2
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