[发明专利]一种在泡沫镍表面原位生长Ni-MOF薄膜光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于光催化材料技术领域，公开了一种在泡沫镍表面原位生长Ni‑MOF薄膜光催化剂及其制备方法和应用。该方法是将泡沫镍置于无机酸中浸泡超声，清洗和干燥后，制得表面活化的泡沫镍；然后采用三电极体系，将表面活化的泡沫镍作为工作电极，Pt作为对电极，Ag/AgCl作为参比电极，将该泡沫镍浸入电解液2‑甲基咪唑的甲醇溶液中，在30～120℃下施加氧化电压，使泡沫镍表面释放出的镍离子与其周围电解液中的2‑甲基咪唑进行自组装，冷却后取出泡沫镍并洗涤，干燥制得薄膜光催化剂。本发明光催化剂具有良好的光催化活性和稳定性，在太阳光的驱动下有效降解大气中的VOCs，同时解决MOFs催化剂在大气处理中的组装难题。

技术领域

本发明属于光催化材料技术领域，更具体地，涉及一种在泡沫镍表面原位生长Ni-MOF薄膜光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，MOFs材料作为新兴多孔材料的一员，已被广泛用于气体吸附、分离和药物释放等领域，而且MOFs材料具有大量的金属活性位点、结构多样性、可控的孔径、较大比表面积和良好的稳定性等优点，使其在催化领域也有着巨大的应用潜力。MOFs材料的合成一般需要较高的温度、一定的压力和较长的反应时间。而且大多数研究中，MOFs薄膜的合成主要以水热法和溶剂热法为主。但是水热法和溶剂热法具有可控性差、周期长、能量消耗大等问题，这使得MOFs膜的生产仍面临效率低且难以实现可控制备的问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的缺陷，提供了一种在泡沫镍表面原位生长Ni-MOF薄膜光催化剂的制备方法。该方法以泡沫镍为镍源，对泡沫镍加一定的氧化电压，使其析出镍离子，随后利用镍离子与有机配体在泡沫镍表面进行自组装，原位生长MOFs薄膜。

本发明的另一目的在于提供上述方法这制备的在泡沫镍表面原位生长Ni-MOF薄膜光催化剂。

本发明的再一目的在于提供在泡沫镍表面原位生长Ni-MOF薄膜光催化剂的应用。

本发明上述目的通过以下技术方案予以实现：

一种在泡沫镍表面原位生长Ni-MOF薄膜光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

S1.将泡沫镍置于无机酸中浸泡超声，然后用去离子水清洗干净，经干燥，制得表面活化处理的泡沫镍；

S2.采用三电极体系，将表面活化的泡沫镍作为工作电极，Pt作为对电极，Ag/AgCl作为参比电极，将表面活化的泡沫镍浸入电解液2-甲基咪唑的甲醇溶液中；

S3.将步骤S2的混合系统在30～120℃下反应，在工作电极泡沫镍上施加氧化电压，每次加压后静置，使泡沫镍析出的镍离子与周围电解液中的2-甲基咪唑发生配位作用，在泡沫镍表面原位生长Ni-MOF薄膜，冷却至室温后，取出泡沫镍并将其用醇类物质和去离子水洗涤，真空干燥，即在泡沫镍表面原位生长Ni-MOF薄膜光催化剂。

优选地，步骤S1中所述超声的时间为5～60min。

优选地，步骤S1中所述无机酸为盐酸、硫酸或硝酸，所述无机酸的浓度为0.5～5mol/L。

优选地，步骤S2中所述2-甲基咪唑的甲醇溶液中2-甲基咪唑和甲醇的摩尔比为1：(10～100)。

优选地，步骤S3中所述施加氧化电压的次数为1～10次，所述施加氧化电压为1～10V/次，所述施加氧化电压的时间为1～1800s/次。

优选地，步骤S3中所述醇类物质为甲醇或乙醇。

一种在泡沫镍表面原位生长Ni-MOF薄膜光催化剂是由所述方法制备得到。

所述的在泡沫镍表面原位生长Ni-MOF薄膜光催化剂在太阳光驱动下降解大气中挥发性有机物中的应用。

优选地，所述挥发性有机物为乙酸乙酯。