[发明专利]一种Zr-MOF-s（Pt）（Zr/Ti）-R光催化剂的制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种Zr‑MOF‑s(Pt)(Zr/Ti)‑R光催化剂的制备方法，包括如下步骤：A1)将Zr‑MOF‑s(Pt)(Zr/Ti)置于80‑120℃真空干燥箱中干燥8‑12h，得到Zr‑MOF‑s(Pt)(Zr/Ti)固体材料；A2)将步骤A1)中的Zr‑MOF‑s(Pt)(Zr/Ti)固体材料在150‑250℃的H₂气氛中还原1‑3h，得到Zr‑MOF‑s(Pt)(Zr/Ti)‑R光催化剂。本发明还公开了该制备方法得到的Zr‑MOF‑s(Pt)(Zr/Ti)‑R光催化剂的应用。本发明所提供的Zr‑MOF‑s(Pt)(Zr/Ti)‑R光催化剂的制备方法，制备所得的Zr‑MOF‑s(Pt)(Zr/Ti)‑R光催化剂，其中Zr/Ti‑oxo的混合团簇和原位生成的Pt NPs极大地促进了电荷转移和分离速率，从而达到同时增强光催化NO去除和氢气生成的效果。

技术领域

本发明属于催化剂材料技术领域，具体涉及一种Zr-MOF-s(Pt)(Zr/Ti)-R光催化剂的制备方法和应用。

背景技术

随着化石燃料的快速燃烧，能源危机和环境污染逐渐成为制约人类文明可持续发展的两大全球性问题，所以迫切需要快速发展各种环境友好型技术来应对这些挑战。光催化是一种高效、环境友好型技术，被认为是解决能源和环境污染问题的最有效途径之一。光催化技术通过充分利用取之不尽、用之不竭的太阳能，已广泛应用于产氢(一种清洁、可持续的能源)和环境中有害污染物(特别是氮氧化物)的去除。光催化剂是光催化技术的核心，但目前许多光催化剂存在着光稳定性差、载流子复合快、电子转移速率慢等固有缺陷。因此，寻找一种既能促进有害污染物的去除，又能促进光解水制氢的高效光催化剂显得尤为重要。

金属有机骨架(MOFs)是一类新兴的晶体和多孔材料，具有由金属离子(或金属团簇)和有机连接体组装的二维或三维结构。卟啉可以作为MOF的连接配体，卟啉类有机配体具有18π电子的四吡咯大环共轭结构，在可见光区域有优异的光吸收能力，能将MOFs的吸收光谱拓展至可见光区。同时，高价态的金属离子或金属团簇(特别是Zr(IV)金属)往往能有效提高MOFs的物理和化学稳定性，因此已经报道了一系列Zr基卟啉MOFs(如PCN这一系列等)。然而，卟啉向Zr(IV)金属簇合物的较低载流子转移效率仍然阻碍了它们在光催化领域的应用。而且，如果不能进行质子还原获得氢，通过LMCT途径产生的光电子会逐渐聚集在MOFs的金属簇节点中，进一步导致分离效率非常低。

因此，如何寻找一种更方便、更有效的方法制备MOFs光催化剂以提高其催化效果，是本领域技术人员研究的方向。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的主要目的在于提供一种Zr-MOF-s(Pt)(Zr/Ti)-R光催化剂的制备方法，该方法工艺简单，环保安全，制备的Zr-MOF-s(Pt)(Zr/Ti)-R光催化剂催化活性高，并用于催化去除氮氧化物。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

第一方面：一种Zr-MOF-s(Pt)(Zr/Ti)-R光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

A1)将Zr-MOF-s(Pt)(Zr/Ti)置于80-120℃真空干燥箱中干燥8-12h，得到Zr-MOF-s(Pt)(Zr/Ti)固体材料；

A2)将步骤A1)中的Zr-MOF-s(Pt)(Zr/Ti)固体材料在150-250℃的H₂气氛中还原1-3h，得到Zr-MOF-s(Pt)(Zr/Ti)-R光催化剂。

进一步地，其中所述Zr-MOF-s(Pt)(Zr/Ti)通过如下制备方法获得：

B1)将Cp₂TiCl₂和Zr-MOF-s(Pt)溶解在DMF溶液中，在100-150℃的温度下反应60-80h，冷却至室温，得到混合溶液；