[发明专利]一种制备钛基金属有机框架同源异质结光催化剂的方法

说明书

本发明公开了一种制备钛基金属有机框架同源异质结光催化剂的方法，包括以下步骤：1）Ti基MOFs同源异质结光催化剂的制备2）NH₂‑MIL‑125@NTU‑9异质结光催化剂的制备采用两步水热法。本发明制备方法吸附‑光催化协同体系能够实现饮用水中低浓度抗生素彻底、高效、低能耗的去除，以Ti‑MOFs为核心构建具有吸附‑光催化双重功能的复合材料。结合二维结构比表面积大、电子传递路径短等优势，合理选择与Ti‑MOFs能带匹配的二维材料，设计制备具有异质结界面的光生电荷加速分离和抗生素强吸附的复合体系。并调控优化制备参数，实现具有吸附‑光催化双功能Ti‑MOFs基二维范德华异质结复合材料的可控制备。

技术领域

本发明涉及一种制备钛基金属有机框架同源异质结光催化剂的方法。

背景技术

微污染有机物是指以痕量浓度（ng/L或μg/L）广泛存在于环境水体中的一类有机污染物的总称，主要包括内分泌干扰物、个人护理品及药品和其他新兴化合物等。抗生素作为有机微污染物的一种，在环境中会引起细菌种群的耐药性，并且它们的毒性、持久性和生物累积性使其能够沿着食物链逐级富集积累，最终进入人类和动物体内造成健康危害。美国、欧盟均将多种有机污染物纳入优先控制污染物名单，而我国在地表水环境质量标准中（GB 3838-2002）也规定了部分有机污染物的浓度限值。而现有的污水处理工艺难以完全去除抗生素，且常规消毒工艺在处理过程中还会产生消毒副产物。因此迫切需要开发经济、高效、无二次污染的抗生素处理技术。

由于常规工艺不能有效去除抗生素，常用的深度净化措施有物理法、生物法和化学法。物理处理技术中，活性炭吸附和膜过滤对污染物的去除效果较好，稳定且无毒副产物，但仅是捕获了污染物并未实现其无害化，并且回收活性炭和更换过滤膜成本较高。而有机污染物的低生物降解性导致生物处理法效率较低难以实际应用，由此可见，化学氧化法是难降解污染物处理的发展趋势。其中，高级氧化技术因反应速度快，处理效率高，可实现污染物的彻底矿化而受到青睐。特别地，光催化氧化技术因其低成本、高环境效益、无毒和稳定而被认为是抗生素处理有前景的策略之一。而理想的非均相光催化剂是获得优异光催化效果的关键，需要具备以下特点:强的可见光吸收、高的电荷分离效率和长的使用寿命。

传统的单一非均相体系光催化剂如TiO₂、Fe₂O₃、ZnO和CdS等金属化合物半导体有限的可见光吸收能力、对抗生素的吸附能力较低以及高的光生电荷复合率，导致其光催化降解污染物时效率较低。构建复合光催化体系是实现高效光催化氧化污染物的有效途径。通过选择合适的窄带隙半导体，其能带结构需要满足自由基的产生电位，且能够拓宽半导体的光谱响应范围，使太阳光得到有效利用。而通过能带结构匹配形成的异质复合结构（II型和Z型）已被证明是优化光催化反应活性的有效途径。在II型异质结催化剂中，由于带隙能级匹配和载流子转移，导致光生电子-空穴对的氧化还原能力削弱。而Z型异质复合结构的建立不仅有利于光生电荷的形成，促进光生载流子的分离和转移，而且可使电子-空穴对的氧化还原能力最大化。因此，合理地组合光催化剂是制备高催化活性的Z型复合光催化剂的关键。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明设计的目的在于提供一种制备钛基金属有机框架同源异质结光催化剂的制备。

本发明通过以下技术方案加以实现：

所述的一种制备钛基金属有机框架同源异质结光催化剂的方法，其特征在于包括以下步骤：

1）Ti基MOFs同源异质结光催化剂的制备：首先将2-氨基对苯二甲酸H₂ATA溶解在N,N-二乙基甲酰胺DMF和甲醇的混合溶液中，然后加入四异丙醇钛TIPT，在室温下搅拌后，将混合溶液转移到聚四氟乙烯衬里的高压釜中，并在烘箱中加热；缓慢冷却至室温后，将得到的沉淀物分别用N,N-二乙基甲酰胺和甲醇洗涤，并在真空环境中干燥活化，得到催化剂产物即是NH₂-MIL-125；