一种量子点铁基金属有机框架复合材料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种新型复合材料的制备和应用。具体涉及一种量子点修饰铁基金属有机框架复合材料的制备方法。本发明属于复合催化剂制备领域。

背景技术

异质催化臭氧氧化可以有效去除饮用水或废水中的有机物，因此研究臭氧氧化的催化机理，以增强其催化效率有益于相关领域的发展。传统的臭氧氧化催化剂有：金属离子负载型催化剂（中国专利：一种环氧催化剂的制备方法、剂制备的环氧化催化剂及其应用，公开号：CN106964337A）；金属氧化物催化剂（中国专利：复合金属氧化物催化剂的制备方法、复合金属氧化物催化剂及应用，公开号：CN109569667A）；无金属催化剂（中国专利：一种炼化污水催化臭氧氧化处理方法，公开号：CN106256787A）。金属基催化剂在多相催化过程中常常发生金属浸出导致的环境污染。固态催化剂中活性位点与底物无法充分接触，因而无法充分发挥其底物降解效率。此外，非金属催化剂，如活性炭、碳纳米管等是尽管可以避免环境污染，但活性低、易失活、难分离，阻碍了其广泛应用。因此，探索高效的臭氧氧化催化剂极具应用价值。

铁基金属有机框架材料（Fe-MOFs）具有良好的类辣根过氧化物酶催化性能，由于其具有高比表面积、大孔隙率和良好的热稳定性能等优点，在气体储存、选择性吸附、多相催化、磁学和分子传感等方面有着潜在的应用前景，特别地在有机物的光催化降解等领域具有潜在的应用前景。量子点（QD）是一种尺寸在2-10 nm左右的纳米材料，可以作为电子供体和受体，增强复合材料的导电性能。因此研究量子点/Fe-MOFs复合材料可以提高材料的导电性能，加强电子传导速率，增强Fe-MOFs的催化能力和抗中毒能力。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的在于提供一种量子点修饰铁基金属有机框架复合材料的制备方法。

本发明目的通过下述方案实现：一种量子点铁基金属有机框架复合材料的制备方法，首先合成Fe-MOFs材料，通过氯化铁（Fe Cl

（1）Fe-MOFs制备：1.6-4.5 g Fe Cl

（2）量子点/Fe-MOFs复合材料制备：1-5g红磷溶解于碱液中，随后加入0.5-1 gFe-MOFs材料，彻底搅拌均匀，随后离心收集沉淀，并采用乙醇、超纯水充分洗涤3次，50℃干燥24 h，收集沉淀。沉淀物转移至管式炉中，氮气条件下高温煅烧2-4 h，所得沉淀物采用乙醇、超纯水彻底清洗，60℃干燥24 h，收集沉淀，即可得到FeP@Fe-MOFs复合材料。

本发明提供的制备方法步骤（1）中所述Fe-MOFs尺寸为50~200 nm。

本发明提供的制备方法步骤（2）中所述Fe-MOFs与红磷质量比为1:1~1:10。

本发明提供的制备方法步骤（2）中所述碱液pH为4~6。

本发明提供的制备方法步骤（2）中所述高温煅烧温度为400~600℃。

一种含有高效催化剂的量子点/Fe-MOFs复合材料及其制备方法，该方法制备纤维过程简单，易于操作，原材料廉价易得，适用于产业化生产。

采用离子交换的方式在Fe-MOFs内部原位合成量子点，避免量子点在极性条件下的快速降解或聚合，增加了量子点在水溶液中的稳定性。量子点/Fe-MOFs复合材料可以提高Fe-MOFs材料的导电性能，加强电子传导速率，增强Fe-MOFs的催化能力和抗中毒能力。所制备的膜可应用与污水或大气处理中的有机物氧化，生物传感等领域。

附图说明

图1为本发明实施例1所制备的FeP@Fe-MOFs材料。

具体实施方式

以下通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步描述。以下的实施例是对本发明的进一步说明，而不限制本发明的范围。

实施例1

一种量子点铁基金属有机框架复合材料，先合成Fe-MOFs材料，通过氯化铁FeCl

（1）Fe-MOFs制备：1.6 g Fe Cl

（2）量子点/Fe-MOFs复合材料制备：1.5g红磷溶解于pH 5的碱液中，随后加入0.5gFe-MOFs材料，彻底搅拌均匀，随后离心收集沉淀，并采用乙醇、超纯水充分洗涤3次，50℃干燥24 h，收集沉淀；沉淀物转移至管式炉中，氮气条件下500℃高温煅烧2h，所得沉淀物采用乙醇、超纯水彻底清洗，60℃干燥24 h，收集沉淀，即可得到FeP@Fe-MOFs复合材料，见结构见图1所示。

实施例2

一种量子点铁基金属有机框架复合材料，与实施例1步骤相近，按如下步骤制备：

（1）Fe-MOFs制备：4 Fe Cl

（2）量子点/Fe-MOFs复合材料制备：3 g红磷溶解于pH 5.5碱液中，随后加入0.5gFe-MOFs材料，彻底搅拌均匀，随后离心收集沉淀，并采用乙醇、超纯水充分洗涤3次，50℃干燥24 h，收集沉淀；沉淀物转移至管式炉中，氮气条件下450℃煅烧3 h，所得沉淀物采用乙醇、超纯水彻底清洗，60℃干燥24 h，收集沉淀，即可得到FeP@Fe-MOFs复合材料。

实施例3

一种量子点铁基金属有机框架复合材料，与实施例1步骤相近，按如下步骤制备：

（1）Fe-MOFs制备：4.5 Fe Cl

（2）量子点/Fe-MOFs复合材料制备：2 g红磷溶解于pH 4.8碱液中，随后加入0.75g Fe-MOFs材料，彻底搅拌均匀，随后离心收集沉淀，并采用乙醇、超纯水充分洗涤3次，50℃干燥24 h，收集沉淀；沉淀物转移至管式炉中，氮气条件下400℃煅烧2 h，所得沉淀物采用乙醇、超纯水彻底清洗，60℃干燥24 h，收集沉淀，即可得到FeP@Fe-MOFs复合材料。