本发明涉及光催化剂制备，特别涉及双活性位点多酸基金属有机骨架化合物光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、多酸基mofs材料，将多酸类(poms)材料和金属有机骨架化合物(mofs)类材料结合，其中，poms类材料，具有比表面积低、团聚效应以及优异的水溶性等特性；mofs类材料，金属离子配位环境饱和导致缺乏反应活性位点，光照下金属离子价态变化导致结构被部分破坏，二者结合后通过协同作用，有效地促进催化性能的提高，具有极大的应用前景。

2、迄今为止，尿素作为氮肥的核心品种，是大多数国家主要使用的氮肥种类。尿素主要工业路线采用的是bosch-meiser工艺，在150-200℃温度和15-25mpa的压强下，发生氨气和二氧化碳的耦合生成尿素，上述合成工艺中伴随着大量的能源消耗和二氧化碳排放。并且，原料氨气主要依赖haber-bosch法工艺，150-200℃的温度，15-25mpa的压强下，将氮气和氢气转化为氨气，由于反应条件苛刻，同样存在能源消耗问题。

3、可见，开发温和条件下的尿素合成方法对于缓解能源危机和环境压力具有重要应用价值。

技术实现思路

1、本发明提供了一种双活性位点多酸基金属有机骨架化合物光催化剂及其制备方法和应用，实现了室温常压下以水、氮气和二氧化碳为原料，通过光催化合成尿素，有效解决了现有尿素合成工艺复杂，能耗高，二氧化碳排放量大等问题。

2、本发明提出一种双活性位点多酸基金属有机骨架化合物光催化剂的制备方法，包括：

3、将keggin型多金属氧酸盐、硝酸铬、对苯二甲酸与水混合得混合液；keggin型多金属氧酸盐、硝酸铬、对苯二甲酸的摩尔比为(0.01-0.10)：1：1；

4、将所得混合液于室温下搅拌后，通过溶剂热反应得反应产物，提取，得双活性位点多酸基金属有机骨架化合物光催化剂；

5、其中，所述keggin型多金属氧酸盐的分子式为h4siw12-xmoxo40，x＝0～12。

6、进一步地，所述keggin型多金属氧酸盐的分子式为h4siw6mo6o40。

7、进一步地，所述溶剂热反应的反应温度为160-200℃；所述溶剂热反应的反应时间为6-72小时。

8、进一步地，所述提取具体为将反应产物降温后，去除下层沉淀物，超声、离心、洗涤、真空干燥。

9、本发明还提出上述任一所述的制备方法制备得到的双活性位点多酸基金属有机骨架化合物光催化剂。

10、本发明还提出上述任一所述的双活性位点多酸基金属有机骨架化合物光催化剂在尿素制备中的应用。

11、进一步地，向夹套反应器中加入双活性位点多酸基金属有机骨架化合物光催化剂和水，超声分散后，打开光源，通入氮气和二氧化碳混合气，加入碳酸氢钠，反应，得尿素。

12、进一步地，碳酸氢钠在反应体系中的浓度为0-500ppm。

13、进一步地，氮气和二氧化碳的体积比为1～10：1～10；

14、优选的，氮气和二氧化碳的体积比为1：1。

15、进一步地，所述光源距离夹套反应器内液面10cm处；所述光源由氙灯提供，所述氙灯的电流为15a。

16、本发明具有以下优势：

17、本发明提出的双活性位点多酸基金属有机骨架化合物光催化剂的制备方法，以keggin型poms、硝酸铬、对苯二甲酸为原料，通过溶剂热反应制得多酸基mofs材料，该方法原料易得且成本较低，步骤简单。所得光催化剂选用了比例可调的keggin型多金属氧酸盐(h4siw12-xmoxo40，x＝0～12)，其中，钨(w)作为氮气还原的活性位点，钼(mo)作为二氧化碳还原的活性位点，通过调节多酸的种类和比例，得不同尿素选择性的光催化剂，满足不同气体原料比的使用需求。所得光催化剂可用于室温常压下以水、氮气和二氧化碳光催化合成尿素，keggin型多金属氧酸盐为h4siw6mo6o40，尿素产率可达1148μg·h-1·g-1cat，且循环使用性优异。

技术特征：

1.一种双活性位点多酸基金属有机骨架化合物光催化剂的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

5.权利要求1～4任一项所述的制备方法制备得到的双活性位点多酸基金属有机骨架化合物光催化剂。

6.权利要求5所述的双活性位点多酸基金属有机骨架化合物光催化剂在尿素制备中的应用。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，

9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，

10.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，

技术总结

本发明提出一种双活性位点多酸基金属有机骨架化合物光催化剂及其制备方法和应用，涉及光催化剂制备领域。所述制备方法包括：将Keggin型多金属氧酸盐、硝酸铬、对苯二甲酸与水混合得混合液；Keggin型多金属氧酸盐、硝酸铬、对苯二甲酸的摩尔比为(0.01?0.10)：1：1；将所得混合液于室温下搅拌后，通过溶剂热反应得反应产物，提取，得双活性位点多酸基金属有机骨架化合物光催化剂；其中，所述Keggin型多金属氧酸盐的分子式为H<subgt;4</subgt;SiW<subgt;12?X</subgt;Mo<subgt;X</subgt;O<subgt;40</subgt;，X＝0～12。所得光催化剂可用于室温常压下以水、氮气和二氧化碳光催化合成尿素，Keggin型多金属氧酸盐为H<subgt;4</subgt;SiW<subgt;6</subgt;Mo<subgt;6</subgt;O<subgt;40</subgt;，尿素产率可达1148μg·h<supgt;?1</supgt;·g<supgt;?1</supgt;<subgt;cat</subgt;，且循环使用性优异。

技术研发人员：罗民,李晓曼,苏森达

受保护的技术使用者：宁夏大学

技术研发日：

技术公布日：2024/1/15