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本發明涉及光催化劑制備，特別涉及雙活性位點多酸基金屬有機骨架化合物光催化劑及其制備方法和應用。
背景技術：
1、多酸基mofs材料，將多酸類(poms)材料和金屬有機骨架化合物(mofs)類材料結合，其中，poms類材料，具有比表面積低、團聚效應以及優異的水溶性等特性；mofs類材料，金屬離子配位環境飽和導致缺乏反應活性位點，光照下金屬離子價態變化導致結構被部分破壞，二者結合后通過協同作用，有效地促進催化性能的提高，具有極大的應用前景。
2、迄今為止，尿素作為氮肥的核心品種，是大多數國家主要使用的氮肥種類。尿素主要工業路線采用的是bosch-meiser工藝，在150-200℃溫度和15-25mpa的壓強下，發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的壓強下，將氮氣和氫氣轉化為氨氣，由于反應條件苛刻，同樣存在能源消耗問題。
3、可見，開發溫和條件下的尿素合成方法對于緩解能源危機和環境壓力具有重要應用價值。
技術實現思路
1、本發明提供了一種雙活性位點多酸基金屬有機骨架化合物光催化劑及其制備方法和應用，實現了室溫常壓下以水、氮氣和二氧化碳為原料，通過光催化合成尿素，有效解決了現有尿素合成工藝復雜，能耗高，二氧化碳排放量大等問題。
2、本發明提出一種雙活性位點多酸基金屬有機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、對苯二甲酸與水混合得混合液；keggin型多金屬氧酸鹽、硝酸鉻、對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，通過溶劑熱反應得反應產物，提取，得雙活性位點多酸基金屬有機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、進一步地，所述keggin型多金屬氧酸鹽的分子式為h4siw6mo6o40。
7、進一步地，所述溶劑熱反應的反應溫度為160-200℃；所述溶劑熱反應的反應時間為6-72小時。
8、進一步地，所述提取具體為將反應產物降溫后，去除下層沉淀物，超聲、離心、洗滌、真空干燥。
9、本發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多酸基金屬有機骨架化合物光催化劑。
10、本發明還提出上述任一所述的雙活性位點多酸基金屬有機骨架化合物光催化劑在尿素制備中的應用。
11、進一步地，向夾套反應器中加入雙活性位點多酸基金屬有機骨架化合物光催化劑和水，超聲分散后，打開光源，通入氮氣和二氧化碳混合氣，加入碳酸氫鈉，反應，得尿素。
12、進一步地，碳酸氫鈉在反應體系中的濃度為0-500ppm。
13、進一步地，氮氣和二氧化碳的體積比為1～10：1～10；
14、優選的，氮氣和二氧化碳的體積比為1：1。
15、進一步地，所述光源距離夾套反應器內液面10cm處；所述光源由氙燈提供，所述氙燈的電流為15a。
16、本發明具有以下優勢：
17、本發明提出的雙活性位點多酸基金屬有機骨架化合物光催化劑的制備方法，以keggin型poms、硝酸鉻、對苯二甲酸為原料，通過溶劑熱反應制得多酸基mofs材料，該方法原料易得且成本較低，步驟簡單。所得光催化劑選用了比例可調的keggin型多金屬氧酸鹽(h4siw12-xmoxo40，x＝0～12)，其中，鎢(w)作為氮氣還原的活性位點，鉬(mo)作為二氧化碳還原的活性位點，通過調節多酸的種類和比例，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、氮氣和二氧化碳光催化合成尿素，keggin型多金屬氧酸鹽為h4siw6mo6o40，尿素產率可達1148μg·h-1·g-1cat，且循環使用性優異。
技術特征：
1.一種雙活性位點多酸基金屬有機骨架化合物光催化劑的制備方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，
5.權利要求1～4任一項所述的制備方法制備得到的雙活性位點多酸基金屬有機骨架化合物光催化劑。
6.權利要求5所述的雙活性位點多酸基金屬有機骨架化合物光催化劑在尿素制備中的應用。
7.根據權利要求6所述的應用，其特征在于，
8.根據權利要求7所述的應用，其特征在于，
9.根據權利要求7所述的應用，其特征在于，
10.根據權利要求7所述的應用，其特征在于，
技術總結
本發明提出一種雙活性位點多酸基金屬有機骨架化合物光催化劑及其制備方法和應用，涉及光催化劑制備領域。所述制備方法包括：將Keggin型多金屬氧酸鹽、硝酸鉻、對苯二甲酸與水混合得混合液；Keggin型多金屬氧酸鹽、硝酸鉻、對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，通過溶劑熱反應得反應產物，提取，得雙活性位點多酸基金屬有機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、氮氣和二氧化碳光催化合成尿素，Keggin型多金屬氧酸鹽為H<subgt;4</subgt;SiW<subgt;6</subgt;Mo<subgt;6</subgt;O<subgt;40</subgt;，尿素產率可達1148μg·h<supgt;?1</supgt;·g<supgt;?1</supgt;<subgt;cat</subgt;，且循環使用性優異。
技術研發人員：羅民,李曉曼,蘇森達
受保護的技術使用者：寧夏大學
技術研發日：
技術公布日：2024/1/15
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