三種上轉(zhuǎn)換納米顆粒-MOFs復(fù)合光催化劑的合成及其性能研究三種上轉(zhuǎn)換納米顆粒/MOFs復(fù)合光催化劑的合成及其性能研究

摘要：

近年來(lái)，由于環(huán)境污染和能源危機(jī)的嚴(yán)重性，光催化技術(shù)逐漸受到廣泛關(guān)注。有機(jī)金屬框架（MOFs）具有高度可控的結(jié)構(gòu)和良好的化學(xué)活性，因此被廣泛應(yīng)用于光催化領(lǐng)域。而將上轉(zhuǎn)換納米顆粒與MOFs復(fù)合可以提高光催化劑的光吸收性能和催化活性。本文以三種不同的上轉(zhuǎn)換納米顆粒（NaYF4:Yb,Er，NaYF4:Yb,Tm和NaYF4:Yb,Eu）為例，綜述了上轉(zhuǎn)換納米顆粒/MOFs復(fù)合光催化劑的合成方法和性能研究。

1.引言

光催化技術(shù)是一種利用光能催化化學(xué)反應(yīng)的方法，廣泛應(yīng)用于水處理、空氣凈化、有機(jī)廢水降解等方面。傳統(tǒng)的光催化劑通常受到光吸收效率和載流子傳輸效率的限制，因此需要尋找新的光催化材料來(lái)提高光催化效果。MOFs作為一類新興的多孔材料，其豐富的孔道結(jié)構(gòu)和高度可調(diào)控的表面性質(zhì)具有巨大的潛力。而上轉(zhuǎn)換納米顆粒作為一種新型的發(fā)光材料，其可以將低能量的光轉(zhuǎn)換成高能量的光，從而增強(qiáng)光吸收能力。

2.合成方法

根據(jù)文獻(xiàn)中報(bào)道的方法，先合成上轉(zhuǎn)換納米顆粒，然后將其與MOFs進(jìn)行復(fù)合。以NaYF4:Yb,Er為例，首先通過(guò)熱分解法在正辛醇中制備NaYF4:Yb,Er納米顆粒。然后將NaYF4:Yb,Er納米顆粒與合成的MOFs材料進(jìn)行浸泡，利用靜電相互作用使納米顆粒均勻包裹在MOFs中，最后通過(guò)熱處理來(lái)固定納米顆粒。

3.性能研究

合成的三種上轉(zhuǎn)換納米顆粒/MOFs復(fù)合光催化劑被用于降解有機(jī)污染物對(duì)苯二酚。實(shí)驗(yàn)證明，納米顆粒的引入顯著提高了光催化劑的光吸收能力。同時(shí)，納米顆粒的上轉(zhuǎn)換效應(yīng)可以將低能光轉(zhuǎn)化為高能光，增強(qiáng)光催化劑的催化活性。針對(duì)不同納米顆粒的復(fù)合材料進(jìn)行了比較實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)不同納米顆粒的光催化性能有所差異，其中NaYF4:Yb,Tm納米顆粒/MOFs復(fù)合材料的催化性能最佳。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)表明，納米顆粒的添加可以提高光催化劑的穩(wěn)定性和循環(huán)使用性能。

4.結(jié)論

本研究以三種上轉(zhuǎn)換納米顆粒（NaYF4:Yb,Er，NaYF4:Yb,Tm和NaYF4:Yb,Eu）為例，通過(guò)復(fù)合MOFs制備了復(fù)合光催化劑，并研究了性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，上轉(zhuǎn)換納米顆粒的引入可以顯著提高光催化劑的光吸收能力和催化活性。此外，不同納米顆粒的復(fù)合光催化劑具有不同的性能，其中NaYF4:Yb,Tm納米顆粒/MOFs復(fù)合材料表現(xiàn)出最佳的光催化性能。這些研究結(jié)果為光催化技術(shù)的發(fā)展提供了新的思路和方法。然而，仍然需要進(jìn)一步研究以優(yōu)化光催化劑的性能，并探究其機(jī)理本研究通過(guò)合成三種上轉(zhuǎn)換納米顆粒/MOFs復(fù)合光催化劑，對(duì)對(duì)苯二酚進(jìn)行降解。實(shí)驗(yàn)證明，納米顆粒的引入顯著提高了光催化劑的光吸收能力，并通過(guò)上轉(zhuǎn)換效應(yīng)將低能光轉(zhuǎn)化為高能光，增強(qiáng)了催化活性。比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，NaYF4:Yb,Tm納米顆粒/MOFs復(fù)合材料具有最佳的催化性能。此外，添加納米顆粒還提高