發(fā)明/申請(qǐng)人：羅民；李曉曼;蘇森達(dá)
專利號(hào)/申請(qǐng)?zhí)枺篫L 2023 1 0587143.6
授權(quán)/申請(qǐng)日期：2025-11-20
本發(fā)明涉及光催化劑制備，特別涉及雙活性位點(diǎn)多酸基金屬有機(jī)骨架化合物光催化劑及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
1、多酸基mofs材料，將多酸類(poms)材料和金屬有機(jī)骨架化合物(mofs)類材料結(jié)合，其中，poms類材料，具有比表面積低、團(tuán)聚效應(yīng)以及優(yōu)異的水溶性等特性；mofs類材料，金屬離子配位環(huán)境飽和導(dǎo)致缺乏反應(yīng)活性位點(diǎn)，光照下金屬離子價(jià)態(tài)變化導(dǎo)致結(jié)構(gòu)被部分破壞，二者結(jié)合后通過協(xié)同作用，有效地促進(jìn)催化性能的提高，具有極大的應(yīng)用前景。
2、迄今為止，尿素作為氮肥的核心品種，是大多數(shù)國(guó)家主要使用的氮肥種類。尿素主要工業(yè)路線采用的是bosch-meiser工藝，在150-200℃溫度和15-25mpa的壓強(qiáng)下，發(fā)生氨氣和二氧化碳的耦合生成尿素，上述合成工藝中伴隨著大量的能源消耗和二氧化碳排放。并且，原料氨氣主要依賴haber-bosch法工藝，150-200℃的溫度，15-25mpa的壓強(qiáng)下，將氮?dú)夂蜌錃廪D(zhuǎn)化為氨氣，由于反應(yīng)條件苛刻，同樣存在能源消耗問題。
3、可見，開發(fā)溫和條件下的尿素合成方法對(duì)于緩解能源危機(jī)和環(huán)境壓力具有重要應(yīng)用價(jià)值。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明提供了一種雙活性位點(diǎn)多酸基金屬有機(jī)骨架化合物光催化劑及其制備方法和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了室溫常壓下以水、氮?dú)夂投趸紴樵?，通過光催化合成尿素，有效解決了現(xiàn)有尿素合成工藝復(fù)雜，能耗高，二氧化碳排放量大等問題。
2、本發(fā)明提出一種雙活性位點(diǎn)多酸基金屬有機(jī)骨架化合物光催化劑的制備方法，包括：
3、將keggin型多金屬氧酸鹽、硝酸鉻、對(duì)苯二甲酸與水混合得混合液；keggin型多金屬氧酸鹽、硝酸鉻、對(duì)苯二甲酸的摩爾比為(0.01-0.10)：1：1；
4、將所得混合液于室溫下攪拌后，通過溶劑熱反應(yīng)得反應(yīng)產(chǎn)物，提取，得雙活性位點(diǎn)多酸基金屬有機(jī)骨架化合物光催化劑；
5、其中，所述keggin型多金屬氧酸鹽的分子式為h4siw12-xmoxo40，x＝0～12。
6、進(jìn)一步地，所述keggin型多金屬氧酸鹽的分子式為h4siw6mo6o40。
7、進(jìn)一步地，所述溶劑熱反應(yīng)的反應(yīng)溫度為160-200℃；所述溶劑熱反應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間為6-72小時(shí)。
8、進(jìn)一步地，所述提取具體為將反應(yīng)產(chǎn)物降溫后，去除下層沉淀物，超聲、離心、洗滌、真空干燥。
9、本發(fā)明還提出上述任一所述的制備方法制備得到的雙活性位點(diǎn)多酸基金屬有機(jī)骨架化合物光催化劑。
10、本發(fā)明還提出上述任一所述的雙活性位點(diǎn)多酸基金屬有機(jī)骨架化合物光催化劑在尿素制備中的應(yīng)用。
11、進(jìn)一步地，向夾套反應(yīng)器中加入雙活性位點(diǎn)多酸基金屬有機(jī)骨架化合物光催化劑和水，超聲分散后，打開光源，通入氮?dú)夂投趸蓟旌蠚猓尤胩妓釟溻c，反應(yīng)，得尿素。
12、進(jìn)一步地，碳酸氫鈉在反應(yīng)體系中的濃度為0-500ppm。
13、進(jìn)一步地，氮?dú)夂投趸嫉捏w積比為1～10：1～10；
14、優(yōu)選的，氮?dú)夂投趸嫉捏w積比為1：1。
15、進(jìn)一步地，所述光源距離夾套反應(yīng)器內(nèi)液面10cm處；所述光源由氙燈提供，所述氙燈的電流為15a。
16、本發(fā)明具有以下優(yōu)勢(shì)：
17、本發(fā)明提出的雙活性位點(diǎn)多酸基金屬有機(jī)骨架化合物光催化劑的制備方法，以keggin型poms、硝酸鉻、對(duì)苯二甲酸為原料，通過溶劑熱反應(yīng)制得多酸基mofs材料，該方法原料易得且成本較低，步驟簡(jiǎn)單。所得光催化劑選用了比例可調(diào)的keggin型多金屬氧酸鹽(h4siw12-xmoxo40，x＝0～12)，其中，鎢(w)作為氮?dú)膺€原的活性位點(diǎn)，鉬(mo)作為二氧化碳還原的活性位點(diǎn)，通過調(diào)節(jié)多酸的種類和比例，得不同尿素選擇性的光催化劑，滿足不同氣體原料比的使用需求。所得光催化劑可用于室溫常壓下以水、氮?dú)夂投趸脊獯呋铣赡蛩?，keggin型多金屬氧酸鹽為h4siw6mo6o40，尿素產(chǎn)率可達(dá)1148μg·h-1·g-1cat，且循環(huán)使用性優(yōu)異。
技術(shù)特征：
1.一種雙活性位點(diǎn)多酸基金屬有機(jī)骨架化合物光催化劑的制備方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，
5.權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的制備方法制備得到的雙活性位點(diǎn)多酸基金屬有機(jī)骨架化合物光催化劑。
6.權(quán)利要求5所述的雙活性位點(diǎn)多酸基金屬有機(jī)骨架化合物光催化劑在尿素制備中的應(yīng)用。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于，
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于，
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于，
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于，
技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出一種雙活性位點(diǎn)多酸基金屬有機(jī)骨架化合物光催化劑及其制備方法和應(yīng)用，涉及光催化劑制備領(lǐng)域。所述制備方法包括：將Keggin型多金屬氧酸鹽、硝酸鉻、對(duì)苯二甲酸與水混合得混合液；Keggin型多金屬氧酸鹽、硝酸鉻、對(duì)苯二甲酸的摩爾比為(0.01?0.10)：1：1；將所得混合液于室溫下攪拌后，通過溶劑熱反應(yīng)得反應(yīng)產(chǎn)物，提取，得雙活性位點(diǎn)多酸基金屬有機(jī)骨架化合物光催化劑；其中，所述Keggin型多金屬氧酸鹽的分子式為H<subgt;4</subgt;SiW<subgt;12?X</subgt;Mo<subgt;X</subgt;O<subgt;40</subgt;，X＝0～12。所得光催化劑可用于室溫常壓下以水、氮?dú)夂投趸脊獯呋铣赡蛩兀琄eggin型多金屬氧酸鹽為H<subgt;4</subgt;SiW<subgt;6</subgt;Mo<subgt;6</subgt;O<subgt;40</subgt;，尿素產(chǎn)率可達(dá)1148μg·h<supgt;?1</supgt;·g<supgt;?1</supgt;<subgt;cat</subgt;，且循環(huán)使用性優(yōu)異。
技術(shù)研發(fā)人員：羅民,李曉曼,蘇森達(dá)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：寧夏大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/1/15