本發(fā)明涉及催化劑刻蝕制備，尤其涉及一種制備改性催化劑的方法領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、金屬有機(jī)框架（mofs），也稱為多孔配位聚合物，自20世紀(jì)90年代中期發(fā)現(xiàn)以來，已被廣泛研究并應(yīng)用于多種應(yīng)用中。mofs由于其具有吸引人的特性，如可調(diào)組成，高孔隙率，明確的孔道，結(jié)構(gòu)多樣性和豐富的功能性，在各個(gè)領(lǐng)域具有持久的影響。然而，大多數(shù)mofs是微孔的，其固有的微尺度化學(xué)和物理環(huán)境極大地限制了mofs在不同領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，特別是當(dāng)涉及質(zhì)量/熱/電荷載流子擴(kuò)散時(shí)，一些mof的穩(wěn)定性差對(duì)性能有不利影響。因此，定制具有期望結(jié)構(gòu)和性能的mofs對(duì)于克服mofs的這些固有局限性是必要的。

2、刻蝕被認(rèn)為是定制具有不同孔結(jié)構(gòu)和豐富功能mofs的有效方法。mofs框架中的局部刻蝕可以改變mofs表面形貌，使其產(chǎn)生缺陷，從而暴露更多的活性位點(diǎn)。

3、水力空化現(xiàn)象可以定義為：恒定壓力下的壓力變化導(dǎo)致的空腔的形成、生長(zhǎng)、坍塌。近年來空化產(chǎn)生的能量被用于多種不同的領(lǐng)域中，如水處理、生物技術(shù)、化學(xué)工程。然而目前尚沒有人將水力空化應(yīng)用到mofs催化劑的改性中去?？栈膽?yīng)用歸因于在空化泡破裂瞬間釋放的能量，以及沖擊波，這些都是天然的物理刻蝕條件。因此利用水力空化對(duì)mofs進(jìn)行表面刻蝕，為mofs的改性和制備提供了新的方法以及思路。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、因此，本發(fā)明要解決mofs催化劑表面的物理刻蝕的問題，本發(fā)明提供水力空化刻蝕改性mofs催化劑的方法，通過物理刻蝕來制備改性催化劑，能提高刻蝕效率，并且不對(duì)環(huán)境造成污染。

2、一種水力空化刻蝕改性mofs催化劑的方法，所述方法包括：

3、將mofs催化劑投入到溶劑中得到混合液，啟動(dòng)水力空化刻蝕系統(tǒng)，將所述混合液通入到空化發(fā)生器中，利用水力空化所產(chǎn)生的局部高溫以及空化泡潰滅所產(chǎn)生的沖擊波對(duì)催化劑進(jìn)行刻蝕，同時(shí)調(diào)整入口壓力以及空化時(shí)間來控制刻蝕效果，刻蝕結(jié)束后離心收集催化劑。

4、進(jìn)一步地，所述溶劑為水、乙醇、甲醇、丙酮中的一種或多種混合。

5、進(jìn)一步地，所述的溶劑的體積為4-10l，以基于泵容量獲得最大通過次數(shù)。

6、進(jìn)一步地，所述催化劑為納米粉末類mofs催化劑；所述mofs催化劑為mil-53（fe）、mil-101（cr）。

7、進(jìn)一步地，所述mofs催化劑的濃度為0-5g/l。

8、進(jìn)一步地，空化刻蝕時(shí)間為0-5h。

9、進(jìn)一步地，所述流體進(jìn)入空化發(fā)生器前的壓強(qiáng)為1-6?bar，流量為200-800?l/h。

10、進(jìn)一步地，所述水力空化刻蝕為循環(huán)處理方式。

11、進(jìn)一步地，所述的光催驗(yàn)證刻蝕效果具體操作如下：將10mg的mofs粉末懸浮100ml的10mg?l-1?mb水溶液中通過磁力攪拌使其混合均勻。接著，將反應(yīng)混合物在黑暗中保持30min以建立吸附/解吸平衡。30分鐘后，將混合物取出至可見光下，隨后加入已知濃度的h2o2。可見光由500?w鹵素鎢燈通過uv截止濾光器（420nm）產(chǎn)生。在0?min、5?min、15?min、30min、45?min、60?min、90?min、120?min時(shí)間點(diǎn)取4?ml溶液過濾后進(jìn)行吸光度測(cè)量。

12、本發(fā)明目的還在于提供了一種水力空化刻蝕系統(tǒng)，應(yīng)用所述的一種水力空化刻蝕改性mofs催化劑的方法，所述水力空化刻蝕系統(tǒng)包括水箱、空化發(fā)生器、增壓泵，水箱通過主路連接空化發(fā)生器，水箱與空化發(fā)生器之間連接增壓泵；增壓泵與水箱之間還設(shè)有支路，支路上設(shè)有閥門。

13、作為優(yōu)選，所述空化發(fā)生器為文丘里空化器、孔板空化器、渦流二極管、正負(fù)壓旋轉(zhuǎn)等空化發(fā)生器中的一種。

14、本發(fā)明采用的技術(shù)方案能達(dá)到以下效果：

15、1、刻蝕方法通過將含有催化劑的水溶液利用離心泵通入到文丘里管、孔板、渦流二極管、正負(fù)壓旋轉(zhuǎn)等空化發(fā)生器中的一種，利用空化所產(chǎn)生沖擊波以及局部高溫來完成對(duì)催化劑的表面形貌進(jìn)行刻蝕。由于空化的沖擊波以及高溫發(fā)生在局部范圍內(nèi)，因此對(duì)催化劑的形貌改變多以局部坑洞的形式呈現(xiàn)，提高催化劑的催化性能。

16、2、由于空化的劇烈產(chǎn)生，相比較其他刻蝕手段，該刻蝕方法具有更高的刻蝕效率。

17、3、由于該刻蝕屬于物理刻蝕，故無需添加化學(xué)試劑，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。

技術(shù)特征：

1.一種水力空化刻蝕改性mofs催化劑的方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種水力空化刻蝕改性mofs催化劑的方法，其特征在于，所述溶劑為水、乙醇、甲醇、丙酮中的一種或多種混合。

3.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種水力空化刻蝕改性mofs催化劑的方法，其特征在于，所述的溶劑的體積為4-10l，以基于泵容量獲得最大通過次數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種水力空化刻蝕改性mofs催化劑的方法，其特征在于，所述催化劑為納米粉末類mofs催化劑。

5.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種利用水力空化刻蝕改性mofs催化劑的方法的方法，其特征在于，所述mofs催化劑的濃度為0-5g/l。

6.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種水力空化刻蝕改性mofs催化劑的方法，其特征在于，空化刻蝕時(shí)間為0-5h。

7.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種水力空化刻蝕改性mofs催化劑的方法，其特征在于，所述流體進(jìn)入空化發(fā)生器前的壓強(qiáng)為1-6?bar，流量為200-800?l/h。

8.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種水力空化刻蝕改性mofs催化劑的方法，其特征在于，所述水力空化刻蝕為循環(huán)處理方式。

9.一種水力空化刻蝕系統(tǒng)，應(yīng)用根據(jù)權(quán)利要求書1-8任一項(xiàng)所述的一種水力空化刻蝕改性mofs催化劑的方法，其特征在于，所述水力空化刻蝕系統(tǒng)包括水箱、空化發(fā)生器、增壓泵，水箱通過主路連接空化發(fā)生器，水箱與空化發(fā)生器之間連接增壓泵；增壓泵與水箱之間還設(shè)有支路，支路上設(shè)有閥門。

10.根據(jù)權(quán)利要求書9所述的一種水力空化刻蝕系統(tǒng)，其特征在于，所述空化發(fā)生器為文丘里空化器、孔板空化器、渦流二極管、正負(fù)壓旋轉(zhuǎn)等空化發(fā)生器中的一種。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種水力空化刻蝕改性MOFs催化劑的方法及系統(tǒng)，屬于催化劑刻蝕制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種物理刻蝕方法，為催化劑的改性提供了新思路，所述方法：將MOFs催化劑投入到溶劑中得到混合液，啟動(dòng)水力空化刻蝕系統(tǒng)，將所述混合液通入到空化發(fā)生器中，利用水力空化所產(chǎn)生的局部高溫以及空化泡潰滅所產(chǎn)生的沖擊波對(duì)催化劑進(jìn)行刻蝕，同時(shí)調(diào)整入口壓力以及空化時(shí)間來控制刻蝕效果，刻蝕結(jié)束后離心收集催化劑。本發(fā)明能夠在不添加刻蝕劑的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)催化劑的形貌刻蝕，進(jìn)而提高催化劑的催化性能，具有高效率、無污染、可控等特點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：秦磊,劉守楊,聞路紅,毛曉妍,蔡雨嫣
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28