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专利号: 2019111055299
申请人: 武汉纺织大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 一般的物理或化学的方法或装置
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种海胆状金属氧化物多孔光催化材料,其特征在于,包括海胆状多孔碳骨架以及负载于所述海胆状多孔碳骨架上的金属氧化物微粒,所述海胆状多孔碳骨架由若干个纳米短棒状多孔碳骨架组成,所述纳米短棒状多孔碳骨架的宽度为100~500nm,长度为1~10μm,所述海胆状多孔碳骨架的直径为5~50μm。

2.根据权利要求1所述的海胆状金属氧化物多孔光催化材料,其特征在于,所述纳米短棒状多孔碳骨架是将双金属盐溶液和有机配体溶液混合反应制得纳米短棒状金属有机骨架,然后高温煅烧形成。

3.根据权利要求2所述的海胆状金属氧化物多孔光催化材料,其特征在于,所述双金属盐溶液由稀土金属盐溶液和过渡金属盐溶液组成,所述有机配体溶液为多元含苯羧酸类配体溶液。

4.根据权利要求3所述的海胆状金属氧化物多孔光催化材料,其特征在于,所述稀土金属盐溶液和过渡金属盐溶液分别为稀土金属元素和过渡金属元素的硫酸盐、硝酸盐、醋酸盐、碳酸盐、氯化盐、溴化盐中的任一种;所述稀土金属元素为Eu、Gd、Tb、Sm、Yb中的任一种,所述过渡金属元素为Zn、Ni、Fe、Cu中的任一种。

5.一种权利要求1至4中任一项权利要求所述的海胆状金属氧化物多孔光催化材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:S1.将双金属盐溶液和有机配体溶液按预设摩尔比加入到反应釜中,常温搅拌得均相溶液;

S2.将步骤S1中所述均相溶液按预设升温速率升温至30~80℃,恒温反应12~24h,然后按预设降温速率降至室温得到反应产物;或者将步骤S1中所述均相溶液在室温下反应24~72h得到反应产物;

然后将反应产物进行离心、洗涤和干燥处理,得到纳米短棒状金属有机骨架;

S3.将步骤S2中所述纳米短棒状金属有机骨架加入有机溶剂中,在室温下进行自组装反应,然后冷冻干燥,得到海胆状金属有机骨架微刺球结构;

S4.将步骤S3中所述海胆状金属有机骨架微刺球结构进行高温煅烧,得到海胆状金属氧化物多孔光催化材料。

6.根据权利要求5所述的海胆状金属氧化物多孔光催化材料的制备方法,其特征在于,在步骤S1中,所述双金属盐溶液的浓度为0.1~0.5mol/L,所述有机配体溶液的浓度为0.1~0.5mol/L;所述双金属盐溶液中稀土金属离子与过渡金属离子摩尔比为1:(0.5~2);所述均相溶液中金属离子与有机配体的摩尔比为(1~2.5):1。

7.根据权利要求5所述的海胆状金属氧化物多孔光催化材料的制备方法,其特征在于,在步骤S1中,所述双金属盐溶液和所述有机配体溶液的溶剂均为醇水混合溶剂,其中,所述醇和水的体积比为(1~10):1,所述醇为甲醇、乙醇,异丙醇、叔丁醇中的任一种或多种。

8.根据权利要求5所述的海胆状金属氧化物多孔光催化材料的制备方法,其特征在于,在步骤S2中,所述预设升温速率为2~8℃/min,所述预设降温速率为2~6℃/min;所述干燥处理的干燥温度为60~80℃,干燥时间为2~6h。

9.根据权利要求5所述的海胆状金属氧化物多孔光催化材料的制备方法,其特征在于,在步骤S3中,所述有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇中的任一种或多种,且所述有机溶剂体积与步骤S1中所述双金属盐溶液的体积相同,所述冷冻干燥的温度为-35~-20℃,冷冻干燥时间为12~34h。

10.根据权利要求5所述的海胆状金属氧化物多孔光催化材料的制备方法,其特征在于,在步骤S4中,所述高温煅烧在管式炉中进行,所述高温煅烧的升温速率为1~5℃/min,终止温度为300~600℃,煅烧时间为1~3h。

11.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的海胆状金属氧化物多孔光催化材料,或根据权利要求5至10中任一项权利要求所述的方法制备的海胆状金属氧化物多孔光催化材料在污染物的吸附、传感、催化方面的应用。