[发明专利]一种磁性In-MOF基光催化剂的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种磁性In‑MOF基光催化剂的制备方法，具体为：在封闭条件下，将三水合硝酸铟、有机配体H₃L、Fe₃O₄磁性纳米粒子、模板剂六次甲基四胺溶于N,N‑二甲基甲酰胺溶液中持续搅拌，并用浓硝酸溶液调节pH，在溶剂热条件下反应，即可得到磁性In‑MOF基光催化剂，本发明采用后过渡系金属铟(III)离子与三角形有机配体H₃L、Fe₃O₄纳米粒子，通过配位自组装构筑出磁性In‑MOF基光催化材料，其具有良好的热稳定性，在245℃以下可保持骨架的稳定，在光催化降解水中活性翠兰KN‑G时表现出良好的光催化降解效率、水稳定性、易回收和可循环使用性能。

技术领域

本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及一种磁性In-MOF基光催化剂的制备方法，还涉及该磁性In-MOF基光催化剂的应用。

背景技术

随着人类社会快速迈向工业化以及人口的激增，有机污染物例如有机染料地排放导致的水质恶化和水资源短缺，已发展成为严峻的环境污染问题。全球每年有大约有8×10⁵吨商品化染料被生产出来，它们中的大约2％在生产过程中被直接排放到环境中。在使用过程中，仅仅在纺织品染色环节，就有大约超过10％用量的染料被排放到水中，产生明显的高色度，遮蔽太阳光线，阻碍甚至中断水生植物的光合作用，毁坏水生生态系统。工业用染料具有高化学稳定性，高芳香性带来的生物毒性，对水生生物和人类会产生致畸和致癌等危害，几乎无法被传统的生物方法降解。研究开发新颖、有效的方法或材料来解决行业的染料污染问题是十分迫切的，也符合“十三五”发展规划中提出的加强生态环境保护，把我国建设成为生态环境良好的国家的基本要求。

一系列的半导体光催化剂(如金属氧化物、硫属化合物和其他金属盐)以及它们的复合材料已经被用于染料的光催化降解。然而，很高的能带间隙值(Eg)使其几乎只能对占太阳光频约5％的紫外光做出响应。即使是能利用可见光的光催化剂，仍旧存在重金属离子溢出，带来二次污染；电子-空穴对具有高闭合性特征，导致光电流量子产率较低；较高的表面能，使催化剂在使用时极易发生团聚而降低效能等问题。金属-有机框架(MOFs)材料是由金属离子/金属簇与有机配体(可功能性修饰)通过配位键结合形成的一种新型的固态多孔材料。归功于其极大比表面积的、可修饰的内部空间，孔道/空腔形状和尺寸的可设计性，以及活性金属中心的多样/可调节性，MOFs作为光降解催化剂已经被应用于催化降解水中的有机污染物。通过后修饰对MOFs进行后修饰使之获得高可见光响应性和磁性，可以实现MOFs复合材料对活性染料的高效可见光催化降解，以及从水体环境的快速分离，显著提升其可循环使用性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁性In-MOF基光催化剂的制备方法，该In-MOF基光催化剂具有良好的热稳定性及良好的光催化降解效率。

本发明的另一目的是提供上述磁性In-MOF基光催化剂在降解水中活性翠兰KN-G中的应用。

本发明所采用的技术方案是，一种磁性In-MOF基光催化剂的制备方法，具体为：

在封闭条件下，将三水合硝酸铟、有机配体H₃L、Fe₃O₄磁性纳米粒子、模板剂六次甲基四胺溶于N,N-二甲基甲酰胺溶液中持续搅拌，并滴加浓硝酸溶液将反应体系的pH调节至4.0-6.0，在溶剂热条件下反应，得到磁性In-MOF基光催化剂。

本发明的特点还在于，

溶剂热反应温度为100-120℃，所需反应时间为72-120小时。

三水合硝酸铟、有机配体H₃L、六次甲基四胺、Fe₃O₄磁性纳米粒子和N,N-二甲基甲酰胺的摩尔比为2-4：1：0.2-0.5：1-3：300-500；浓硝酸溶液的质量分数为65％。