一种具有开放孔隙和混合价的Fe-MIL光催化材料的制备方法及其应用

本发明涉及光催化材料，尤其涉及一种具有开放孔隙和混合价的fe-mil光催化材料的制备方法及其应用。

背景技术：

1、抗生素是一类能够抑制细菌生长的化合物，并广泛用于医疗、农业和兽医领域。四环素(tc)是一种流行的抗生素药物，由于其出色的抗菌活性和低廉的价格而被大量使用。由于四环素的过度使用和低效的废水处理能力使其在环境中大量残留，给人类健康带来了巨大的风险。生物降解、反渗透、吸附等都是去除废水中四环素的传统方法。与生物降解相关的微生物问题以及反渗透和吸附的高成本使其实际应用受到限制。由于光催化技术具有二次污染小、成本低，能源来源充足等优点，其被认为是去除水体污染物的方法中最有前途。然而，光催化剂很难同时兼具高活性和环境友好性，这成为光催化技术用于环境中四环素降解的一个主要限制因素。

2、金属有机框架(mofs)是由配体金属氧化物和有机连接物构成的新型多孔材料，其具有高比表面积、可调控的孔径大小和均匀分布的活性位点。目前，mof材料被广泛应用于吸附、气体储存、催化、光子学、电容器和药物输送等领域，尤其是在环境修复方面的应用引起了广泛的关注。与传统的半导体材料相比，mofs能够灵活地调整有机配体和无机单元以实现带隙可控，也可以修改表面的官能团以选择性地吸附水中的污染物或改善对可见光的吸收。在众多mof中，带有feo3团簇的铁基mil材料表现出优异的可见光响应性能，比如mil-53、mil-88b、mil-101、mil-68等。同时mil结构上的配位不饱和铁位点可以作为反应位点，提高吸附和催化性能。然而，与其他mof材料一样，电子-空穴对的快速复合仍然是fe-mil实际应用的一个限制因素。因此如何降低fe-mil带隙、提高可见光响应范围、加快电子-空穴对的分离是fe-mil材料运用于环境污染物降解的主要问题。目前，已经有几种提高fe-mil光催化性能方法，比如构造异质结、缺陷工程、元素掺杂、有机配体修饰、晶体结构及表面的调整等。其中，对fe-mil材料金属节点处fe的价态控制，比如提高fe2+在结构中的比例，可以提高材料的光催化性能。目前，在fe-mil材料中，获得混合价(fe2+/fe3+)fe-mil的方法主要是真空热处理。该方法低温下获得的fe2+的比例不高，高温下金属有机骨架又容易遭到破坏，因此有待开发新的方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术中存在的技术问题，提供一种具有开放孔隙和混合价的fe-mil光催化材料的制备方法及其应用。

2、为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：一种具有开放孔隙和混合价的fe-mil光催化材料的制备方法，该制备方法具体包括以下步骤，首先将质量为0.5～2g的fe-mil原始粉末，加入到体积为40～80ml有机醇的烧杯中超声，然后在室温下搅拌3～9h，将上述溶液转移到高压反应釜中，随后放入烘箱中保温6～18h，最后经过离心洗涤得到具有开放孔隙和混合价的fe-mil光催化材料。

3、优选的，fe-mil原始粉末可为mil-53粉末、mil-88b(fe)粉末和mil-101(fe)粉末中的任意一种。

4、优选的，有机醇为乙二醇、丙三醇中的一种或多种，纯度为分析纯。

5、优选的，烘箱温度为90～180℃。

6、本发明还公开了一种具有开放孔隙和混合价的fe-mil光催化材料的应用，包括上述所述的一种具有开放孔隙和混合价的fe-mil光催化材料的制备方法制备的具有开放孔隙和混合价的fe-mil光催化材料可用于光催化降解抗生素领域。

7、本发明有益效果：

8、1.本发明与原始材料相比，改性后的fe-mil材料结构中具有更高的fe2+/fe3+比，可以提高材料的光催化性能，对四环素具有很好的去除效率。

9、2.本发明与其他获得混合价fe-mil的方式相比，采用该方法不仅可以获得混合价的fe-mil材料，同时也能得到具有开放孔结构的金属框架以及氧空位。

10、3.本发明与现有改性fe-mil光催化性能的方式相比，该发明具有制备简单、成本低等优点，并且fe-mil可以保持很高的结晶度，光催化活性强。

技术特征：

1.一种具有开放孔隙和混合价的fe-mil光催化材料的制备方法，其特征在于：该制备方法具体包括以下步骤，首先将质量为0.5～2g的fe-mil原始粉末，加入到体积为40～80ml有机醇的烧杯中超声，然后在室温下搅拌3～9h，将上述溶液转移到高压反应釜中，随后放入烘箱中保温6～18h，最后经过离心洗涤得到具有开放孔隙和混合价的fe-mil光催化材料。

2.根据权利要求1所述的一种具有开放孔隙和混合价的fe-mil光催化材料的制备方法，其特征在于：fe-mil原始粉末可为mil-53粉末、mil-88b(fe)粉末和mil-101(fe)粉末中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的一种具有开放孔隙和混合价的fe-mil光催化材料的制备方法，其特征在于：有机醇为乙二醇、丙三醇中的一种或多种，纯度为分析纯。

4.根据权利要求1所述的一种具有开放孔隙和混合价的fe-mil光催化材料的制备方法，其特征在于：烘箱温度为90～180℃。

5.一种具有开放孔隙和混合价的fe-mil光催化材料的应用，其特征在于：包括权利要求1-4任意一项所述的一种具有开放孔隙和混合价的fe-mil光催化材料的制备方法制备的具有开放孔隙和混合价的fe-mil光催化材料可用于光催化降解抗生素领域。

技术总结
本发明公开了一种具有开放孔隙和混合价的Fe‑MIL光催化材料的制备方法及其应用，该制备方法具体包括以下步骤，首先将质量为0.5～2g的Fe‑MIL原始粉末，加入到体积为40～80mL有机醇的烧杯中超声，然后在室温下搅拌3～9h，将上述溶液转移到高压反应釜中，随后放入烘箱中保温6～18h，最后经过离心洗涤得到具有开放孔隙和混合价的Fe‑MIL光催化材料，经本发明改性后的Fe‑MIL材料，其结构中具有更高的Fe<supgt;2+</supgt;/Fe<supgt;3+</supgt;比、孔体积以及更大的孔径，可以提高材料的光催化性能，对四环素具有很好的去除效率。

技术研发人员：罗一丹,石广应,薛名山,刘旭舟,刘上彬,虞硕涵,殷祚炷,洪珍,谢婵
受保护的技术使用者：南昌航空大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15