[发明专利]一种TiO2

说明书

本发明涉及一种基于TiO₂@HKUST‑1复合光催化剂制备方法及应用。制备方法将PVP充分溶解在Cu(NO₃)₂溶液中，超声分散后迅速加入一定量的TiO₂水溶液以及N₂H₄^.H₂O溶液，观察颜色由绿色变为黄色，搅拌均匀后离心，用乙醇、去离子水洗涤若干次，以Cu₂O为牺牲模板剂合成TiO₂@Cu₂O；利用均苯三甲酸、苯甲醇和乙醇的混合溶液，向其中加入TiO₂@Cu₂O溶液，反应离心后得到的沉淀物用甲醇洗涤，原位生长法合成TiO₂@Cu₂O@HKUST‑1；将TiO₂@Cu₂O@HKUST‑1分散在甲醇溶液中加热，产物离心，甲醇反复洗涤后得到分散在甲醇中的产物TiO₂@HKUST‑1。本申请具有成本低、产率高、重复性强、产品性能稳定等特点。

本发明属于可见光下催化降解水中有机污染物领域，具体地说是一种基于 TiO₂@HKUST-1复合光催化剂的制备方法及应用。

背景技术

环境污染是当今人类社会面临的重大问题，直接关系到生态稳定和人类健康，是当前亟待解决的环境问题。半导体光催化技术是目前研究较多的一项高级催化技术，主要是利用光和催化剂之间的相互作用将有机污染物矿化或者直接降解为小分子如H₂O、CO₂和无毒害的无机酸的一种技术手段，是一种降解环境污染物的理想方法，它在解决环境污染问题方面具有广阔的应用前景。半导体光催化剂中TiO₂是最具有代表性的，其具有很强的氧化性，能够降解水中的有机污染物并使之矿化。然而单组分TiO₂纳米催化剂普遍存在降解污染物速度较慢、易发生聚集、难回收利用等问题。近年来，纳米反应器作为一类新型材料，被广泛应用到光学、药物传输和生物材料等领域。

近年来，作为一种多孔材料的纳米反应器MOFs在光催化降解水中污染物的领域中被大量研究和报道。MOFs超大的比表面积、高的孔隙率使其具备良好的吸附性，能够将水中污染物较好的富集，且MOFs化学性质稳定(O.M.Yaghi,M. O'Keeffe,N.W.Ockwig,H.K.Chae,M.Eddaoudi,J.Kim,Nature 2003,423,705；P. Li,N.A.Vermeulen,C.D.Malliakas,D.A.Gómez Gualdrón,A.J.Howarth,B.L. Mehdi,A.Dohnalkova,N.D.Browning,M.O’Keeffe,O.K.Farha,Science 2017, 356,624；A.Corma,H.García,F.X.Llabrés,I.Xamena,Chem.Rev.2010,110, 4606)。HKUST-1是一种典型的具有规则孔道结构的MOFs，如果利用HKUST-1 与TiO₂复合形成纳米反应器不仅可以很好地吸附水中污染物分子，同时 HKUST-1与TiO₂的复合结构还能有效降低光生电子-空穴复合率(Q.L.Zhu,Q.Xu,Chem.Soc.Rev.2014,43,5468；K.S.Lin,A.K.Adhikari,C.N.Ku,C.L. Chiang,H.Kuo,Int.J Hydrogen.Energ.2012,37,13865)。目前，利用HKUST-1 纳米晶体与TiO₂纳米催化剂组装构筑Yolk-Shell构型的纳米反应器还未见报道。

发明内容

针对现有的光催化降解材料来源的问题，本发明的目的是要提供一种基于 TiO₂@HKUST-1复合光催化剂的制备方法及应用，使其在保持自身的吸附性质外，又具备了更加良好的催化性质。本发明复合光催化剂的制备方法简单，原料价格低廉，合成的光催化剂具有很好的可见光响应能力。

本发明的技术方案是：