發(fā)明/申請人：羅民；李曉曼;蘇森達(dá)
專利號/申請?zhí)枺篫L 2023 1 0587143.6
授權(quán)/申請日期：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，光照下金屬離子價態(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的壓強下，將氮氣和氫氣轉(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于緩解能源危機(jī)和環(huán)境壓力具有重要應(yīng)用價值。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明提供了一種雙活性位點多酸基金屬有機(jī)骨架化合物光催化劑及其制備方法和應(yīng)用，實現(xiàn)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(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(yīng)得反應(yīng)產(chǎn)物，提取，得雙活性位點多酸基金屬有機(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)時間為6-72小時。
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，通入氮氣和二氧化碳混合氣，加入碳酸氫鈉，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，氮氣和二氧化碳的體積比為1～10：1～10；
14、優(yōu)選的，氮氣和二氧化碳的體積比為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：
17、本發(fā)明提出的雙活性位點多酸基金屬有機(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(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(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任一項所述的制備方法制備得到的雙活性位點多酸基金屬有機(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(yīng)得反應(yīng)產(chǎn)物，提取，得雙活性位點多酸基金屬有機(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(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