[发明专利]一种金纳米颗粒-金属有机骨架陶瓷催化膜及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种金纳米颗粒-金属有机骨架陶瓷催化膜，其特征在于，按如下方法制备得到：

(1)将陶瓷膜浸没于Tris-HCl缓冲液中，添加多巴胺盐酸盐，然后在80～110rpm的摇床中室温振荡反应20h，得到多巴胺自聚的陶瓷膜；

(2)将步骤(1)所得多巴胺自聚的陶瓷膜浸没于浓度0.1～0.5mg/mL、pH＝9的氯金酸溶液中，在80～110rpm的摇床中于25～50℃下反应6～12h，之后取出膜用水清洗，干燥，得到负载金纳米颗粒的陶瓷膜；

(3)将步骤(2)所得负载金纳米颗粒的陶瓷膜浸没于金属有机骨架的前驱体母液中，经水热反应生长金属有机骨架功能层，反应完成后冷却至室温，取出膜用DMF、甲醇浸泡清洗，干燥，即得所述金纳米颗粒-金属有机骨架陶瓷催化膜；

所述金属有机骨架功能层的种类为如下之一：UIO-66、ZIF-8、NH₂-MIL-53。

2.如权利要求1所述的金纳米颗粒-金属有机骨架陶瓷催化膜，其特征在于，步骤(1)中，所述多巴胺盐酸盐与Tris-HCl缓冲液的质量体积比为1：1000。

3.如权利要求1所述的金纳米颗粒-金属有机骨架陶瓷催化膜，其特征在于，步骤(1)中，所述Tris-HCl缓冲液的pH为8.5，浓度为10mmol/L。

4.如权利要求1所述的金纳米颗粒-金属有机骨架陶瓷催化膜，其特征在于，步骤(2)中，所述氯金酸溶液的溶剂为水、甲醇或乙醇。

5.如权利要求1所述的金纳米颗粒-金属有机骨架陶瓷催化膜，其特征在于，步骤(3)中，当金属有机骨架功能层为UIO-66时：所述金属有机骨架的前驱体母液由氯化锆、对苯二甲酸、水和N,N-二甲基甲酰胺混合而得，所述氯化锆、对苯二甲酸、水的质量比为1：0.7：0.08，所述N,N-二甲基甲酰胺的体积用量以氯化锆的质量计为163mL/g；水热反应的温度为120℃，时间为48h；

当金属有机骨架功能层为ZIF-8时：所述金属有机骨架的前驱体母液由氯化锌、二甲基咪唑、甲酸钠和甲醇混合而得，所述氯化锌、二甲基咪唑、甲酸钠的质量比为1：0.9：0.5，所述甲醇的体积用量以氯化锌的质量计为60mL/g；水热反应的温度为85℃，时间为24h；

当金属有机骨架功能层为NH₂-MIL-53时：所述金属有机骨架的前驱体母液由AlCl₃·6H₂O、2-氨基对苯二甲酸和N,N-二甲基甲酰胺混合而得，所述AlCl₃·6H₂O、2-氨基对苯二甲酸的质量比为1：5，所述N,N-二甲基甲酰胺的体积用量以AlCl₃·6H₂O的质量计为140mL/g；水热反应的温度为150℃，时间为72h。

6.如权利要求1所述的金纳米颗粒-金属有机骨架陶瓷催化膜，其特征在于，所述陶瓷膜的制备方法为：

将聚醚砜、聚乙烯吡咯烷酮、α-Al₂O₃、TiO₂、N-甲基吡咯烷酮混合并分散均匀，得到铸膜液；在温度25℃，空气湿度60～70的条件下，将所得铸膜液用刮膜刀制膜，然后在纯水中进行相交换3min，取出膜继续在纯水中放置24h，之后烘干，再置于管式炉中以2℃/min速率升温至1500℃，并在1500℃下焙烧3h，冷却至室温，得到所述陶瓷膜；

所述聚醚砜、聚乙烯吡咯烷酮、α-Al₂O₃、TiO₂、N-甲基吡咯烷酮的质量比为12.5：1：116：2：68.5；

所述α-Al₂O₃为颗粒100nm的α-Al₂O₃和颗粒500nm的α-Al₂O₃质量比1：10的混合物；

所得陶瓷膜的厚度在1～2mm。

7.如权利要求1所述的金纳米颗粒-金属有机骨架陶瓷催化膜在选择性的还原催化反应中的应用。