MIL-n金属-有机骨架催化材料的研究进展 .pdfVIP

MIL-n 金属-有机骨架催化材料的研究进展 毛晓妍;王玉新;汪翰阳;柯俊辉;金银秀;陶雪芬;张昕欣 【摘要】简单介绍了 MIL-n 金属有机骨架材料的光催化原理及影响其光活性的因素, 讨论了部分 MIL-n 材料(MIL-53、MIL-88、MIL-100、MIL-101、MIL-125)的制备方法 与几种改性方式,主要有掺杂金属离子、引入不同基团、复合金属氧化物/金属硫化物等. 【期刊名称】《化工科技》 【年(卷),期】2018(026)004 【总页数】5 页(P82-86) 【关键词】MIL-n;光催化;制备;改性 【作者】毛晓妍;王玉新;汪翰阳;柯俊辉;金银秀;陶雪芬;张昕欣 【作者单位】台州职业技术学院应用生物技术研究所,浙江台州 318000;台州职业技 术学院应用生物技术研究所,浙江台州 318000;台州职业技术学院应用生物技术研究所,浙 江台州 318000;台州职业技术学院应用生物技术研究所,浙江台州 318000;台州职业技术 学院应用生物技术研究所,浙江台州 318000;台州职业技术学院应用生物技术研究所,浙江 台州 318000;台州职业技术学院应用生物技术研究所,浙江台州 318000 【正文语种】中 文 【中图分类】TB34 金属有机骨架材料(MOFs)是一种无机金属(包含金属簇)与有机配体位点构成具备无限 延伸的有机-无机杂化骨架材料[1]。其特点为孔隙可裁剪性与结构可设计性等[2]。其中， MIL-n 是 MOFs 材料领域中被广泛关注的一类，根据组成结构金属价位的不同，可分为 两种，其一：由二价金属与二羧酸配体合成；其二：由三价金属(铁、铬、铝、钒)或四价 金属与有机配体组装而成 [3]。当外界因素(如分子的吸附、压力、温度等)发生改变，其结 构大孔与窄孔结构会发生可逆转变，即“呼吸现象”[4]。该系列材料最早由 Férey 课题 组开展制备，在与有机配体(如均苯三甲酸、对苯二甲酸等)反应中，突破了二价金属限制， 大量应用三价金属(如铁Ⅲ、铝Ⅲ等) ，获得结构更加稳定的 MIL-n 材料[5]。 1 MIL-n 光催化材料 1.1 MIL-n 光催化机理 MIL-n 系列催化剂属于窄禁带半导体材料，见图 1。其在可见光区吸收光子能量 ，诱 导价带电子向导带跃迁 ，形成光生电子-空穴对，进而产生具备强氧化性的 OH-与深度氧 化还原有机污染物。同时 ，MIL-n 骨架的金属离子，配体基团与负载金属粒子存在丰富的 催化活性位[7] ，可发生配位加成、配位消除、氧化还原等反应参与催化循环。 图 1 MIL-n 中光激发和脱激过程 1.2 MIL-n 光活性影响因素 1.2.1 温度 温度是影响光催化反应的重要参数之一，温度提高利于进行氧化还原反应，并能够活 化催化剂活性位点 [8] ，MIL-n 骨架中，金属经高温活化裸露，成为具有活性的不饱和位 [9] ，提高自身光催化活性。但温度达到一定值时，MIL-n 骨架结构会发生分解，引起活 性位点损失，进而导致光催化活性降低。姚显芳[10]曾研究煅烧温度对 MIL-88 的影响， 分别在 500、600、700、800 ℃条件下煅烧制备 MIL-88 材料，所制材料比表面积相较 于前体 MIL-88B 缩小了近 4/5 ，并且分布杂乱，结构扭曲、堵塞，光催化活性明显降低。 1.2.2 pH 值 溶液的 pH 值不仅对吸附剂表面电荷性质存在影响，同时影响着吸附质的存在形式。 随着 pH 值的增大 ，OH-增多 ，捕捉部分电子 ，形成具有强氧化性的羟基 自由基 ，同时降 低了电子与空穴的复合 ，从而提高 MIL-n 材料的光催化活性。孙晓蒙等 [11]探究了在 pH=1 ～7 时 pH 值对 MIL-125 除去 Pb 的影响，当 pH=1 ～4 ，催化剂去除率较低，并 随着 pH 值的增大 ，MIL-125 对 Pb 的去除率平缓上升。pH 值继续增大至 4 ，去除率急 剧上升。当 pH=6 ～7 ，去除率最大 ，约为 65%。 1.3 MIL-n 光催化剂制备 1.3.1 MIL-53 MIL-53 由铝Ⅲ、铁Ⅲ、铬Ⅲ和对苯二甲酸中羧基自组装的三维骨架结构，其结构在 吸附时可自主调节孔径尺寸与形状。M