本发明涉及一种基于mofs金属骨架氧化物催化剂及制备方法领域，尤其涉及一种基于mofs金属骨架氧化物用于vocs治理的催化剂及其制备方法。
背景技术：
1、vocs（挥发性有机化合物）是一类易挥发的有机化合物，包括苯、甲醛、二甲苯、甲苯等多种物质。vocs广泛存在于人类生活和生产过程中。vocs的挥发性使其易于进入大气中并对环境和健康造成危害。一方面，vocs可以在大气中与氮氧化物等物质发生光化学反应，形成臭氧等有害物质，导致光化学烟雾、酸雨等环境问题；另一方面，vocs对人类健康也有严重影响，包括刺激性呼吸道症状、头痛、恶心、眼睛和皮肤刺激等，严重时甚至可引起癌症。
2、催化剂在vocs处理中起到催化氧化反应的作用，将vocs转化为无害的水和二氧化碳等物质。催化剂的作用是提高反应速率、降低反应温度、提高反应选择性和减小反应副产物的生成等。在vocs的催化氧化过程中，催化剂提供活性位点，使得反应物分子吸附在催化剂表面，随后与氧分子发生氧化反应。同时，催化剂的比表面积和孔径结构也会影响反应的进行，使得反应物分子更容易在催化剂表面吸附和反应。不同的催化剂在vocs处理中具有不同的催化活性和选择性，例如金属氧化物催化剂、纳米金属催化剂、mofs催化剂等，都能够有效地催化vocs的氧化反应。通过调整催化剂的活性位点、结构和组成等因素，可以进一步优化催化剂的催化性能，提高催化反应的效率和选择性。
3、mofs金属骨架氧化物催化剂在处理vocs时，主要通过催化氧化反应将vocs转化为无害的水和二氧化碳等物质。mofs催化剂的高比表面积和调控的孔径结构可以提高催化反应的活性，同时其表面活性位点也能提高反应速率和选择性。具体来说，mofs催化剂的孔道结构和孔径大小能够容纳vocs分子，提高vocs分子在催化剂表面的吸附能力。在催化反应过程中，vocs分子先被吸附到催化剂表面上，随后与氧分子发生氧化反应，生成co2、h2o等产物。同时，mofs催化剂中的金属离子和有机配体也参与了反应，促进反应的进行并提高反应速率和选择性。
4、但是mofs金属骨架氧化物催化剂在处理vocs过程中会出现稳定性差的问题，mofs金属骨架氧化物催化剂在高温下容易失去晶体结构，导致催化剂的活性位点失效；对湿度比较敏感，水分会导致催化剂结构的破坏和活性位点失效；酸碱环境也会影响mofs金属骨架氧化物催化剂的稳定性，特别是酸性条件下容易导致金属离子溶出。稳定性差会低催化剂的催化效率，影响vocs处理的效果，影响催化剂的重复使用性和寿命，增加催化剂的使用成本，催化剂的失效可能会导致反应产生副产物，增加环境和健康问题的风险。因此，提高mofs金属骨架氧化物催化剂在处理vocs时的稳定性对于环境保护和健康安全都具有重要意义。
技术实现思路
1、为了提高mofs金属骨架氧化物催化剂在处理vocs时的稳定性，本发明提供了一种基于mofs金属骨架氧化物用于vocs治理的催化剂，提高了其稳定性。
2、为了实现上述发明目的，本发明提供了一种基于mofs金属骨架氧化物用于vocs治理的催化剂，催化剂的制备包括以下步骤：
3、a）选用zrcl4、ticl4和vcl3为金属离子源，选用h2dpa作为有机配体，选用dmf作为有机溶剂；
4、b）将zrcl4、ticl4、vcl3和h2dpa分别加入到dmf中，搅拌混合，加热反应；
5、c）将步骤b）得到的产物进行烘干和热处理，以去除残留的溶剂和水分；
6、d）将步骤c）所得到的产物在氧气流中进行氧化处理，直到催化剂颜色变为深红色，得到zr-ti-v mofs催化剂；
7、e）将zr-ti-v mofs催化剂和邻苯二酚分别加入到二甲基甲酰胺中，搅拌混合，调整ph值，加热反应；
8、f）将步骤e）的产物用溶剂洗涤，去除未反应的配体和杂质，然后进行干燥处理，得到oh@zr-ti-v mofs；
9、g）将oh@zr-ti-v mofs和活性炭、硅藻土支撑材料分别溶于溶剂dmfo中，搅拌冷却溶液至室温；
10、h) 将步骤g）产物进行离心，过滤，干燥处理，去除残留的溶剂和水分，得到最终催化剂。
11、所述步骤a）中zrcl4、ticl4和vcl3的金属离子摩尔比为（1-2）:1：（1-2）。
12、所述步骤b）中将zrcl4、ticl4和vcl3，并分别加入到dmf中，搅拌混合至完全溶解，然后加入h2dpa，并继续搅拌混合，使其完全溶解，在惰性气氛下，将混合溶液加热至160℃，反应24小时，h2dpa的摩尔比为金属离子的0.8-1.2倍。
13、所述步骤c）中在80℃烘干4小时，热处理温度为400℃，处理5小时。
14、所述步骤d）中氧气流为40ml/min，处理温度为400℃。
15、所述步骤e）中zr-ti-v mofs催化剂和邻苯二酚的质量比为1:（1-5），用naoh调整ph值至7，110℃下反应5小时。
16、所述步骤f）中采用乙醇洗涤，烘干温度为80℃。
17、所述步骤g）中oh@zr-ti-v mofs质量为总质量的40-90%，活性炭和硅藻土的质量比为（5-9）：1，固体材料与溶剂的质量比1：（10-20），搅拌时间为1小时，溶剂加热温度为60℃。
18、所述步骤h）中烘干温度为80℃。
19、本发明还提供一种基于mofs金属骨架氧化物用于vocs治理催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
20、a）选用zrcl4、ticl4和vcl3为金属离子源，选用h2dpa作为有机配体，选用dmf作为有机溶剂，所述zrcl4、ticl4和vcl3的金属离子摩尔比为（1-2）:1：（1-2）；
21、b）将zrcl4、ticl4和vcl3，并分别加入到dmf中，搅拌混合至完全溶解，然后加入h2dpa，并继续搅拌混合，使其完全溶解，在惰性气氛下，将混合溶液加热至160℃，反应24小时，h2dpa的摩尔比例为金属离子的0.8-1.2倍；
22、c）将步骤b）得到的产物在80℃下烘干4小时，在400℃下热处理5小时，以去除残留的溶剂和水分；
23、d）将步骤c）所得到的产物在氧气流中进行氧化处理，直到催化剂颜色变为深红色，得到zr-ti-v mofs催化剂，氧气流为40ml/min，处理温度为400℃；
24、e）将zr-ti-v mofs催化剂和邻苯二酚分别加入到二甲基甲酰胺中，搅拌混合，用naoh调整ph值至7，110℃下反应5小时，zr-ti-v mofs催化剂和邻苯二酚的质量比为1:（1-5）；
25、f）将步骤e）的产物用乙醇洗涤，去除未反应的配体和杂质，然后在80℃下干燥处理，得到oh@zr-ti-v mofs；
26、g）将oh@zr-ti-v mofs和活性炭、硅藻土支撑材料分别溶于溶剂dmfo中，搅拌冷却溶液至室温，oh@zr-ti-v mofs质量为总质量的40-90%，活性炭和硅藻土的质量比为（5-9）：1，固体材料与溶剂的质量比1：（10-20），搅拌时间为1小时，溶剂加热温度为60℃；
27、h) 将步骤g）产物进行离心，过滤，80℃干燥处理，去除残留的溶剂和水分，得到最终催化剂。
28、本发明的有益效果是：
29、1、zr、ti和v是具有较好催化性能的金属元素，可以有效地催化vocs的氧化反应，将其转化为无害的水和二氧化碳等物质。zr、ti和v之间具有不同的化学性质和氧化还原能力，选择这三种金属元素可以形成多金属mofs催化剂，可以充分利用金属元素之间的相互作用和协同效应，提高催化剂的催化效率和选择性。mofs金属骨架氧化物催化剂的结构和性质可以通过调整金属元素的比例和配位环境来实现，选择zr、ti和v可以得到不同比例和配位环境下的mofs催化剂，可以优化催化剂的催化性能和稳定性，在vocs处理中，zr、ti和v的共存可以提高催化剂的抗中毒性能力，减少金属离子的溶出，提高催化剂的寿命和重复使用性能。
30、2、在zr-ti-v mofs催化剂中加入邻苯二酚为了引入羟基（-oh），引入羟基（-oh）可以提高mofs金属骨架氧化物催化剂在处理vocs时的稳定性和催化活性，羟基（-oh）具有较好的极性和亲水性，可以增强催化剂表面的活性位点与vocs分子之间的相互作用力，促进反应物分子的吸附和反应，从而提高催化活性和选择性；羟基（-oh）具有较好的酸碱性能，可以中和酸性物质和吸附vocs分子中的酸性官能团，从而减少催化剂表面的酸性物质的影响，提高催化剂的稳定性和重复使用性能，引入羟基（-oh）可以增加mofs金属骨架氧化物催化剂的表面氧化性能，增强其对vocs的氧化反应活性，提高催化剂的催化效率；羟基（-oh）还可以与金属离子形成配位键，使金属离子更稳定，防止其在反应过程中溶出，提高催化剂的寿命和稳定性。
31、3、zr-ti-v mofs催化剂与支撑材料复合可以提高催化剂的稳定性、活性和选择性，优化催化剂的催化性能和稳定性，从而实现更高效、更可持续的vocs处理过程，因为支撑材料可以提供催化剂的物理支撑，增强其机械强度和稳定性，减少催化剂在反应过程中的破损和溶解，从而提高催化剂的寿命和重复使用性能，支撑材料具有较大的比表面积和孔隙结构，可以增加催化剂表面的活性位点数目和接触面积，促进vocs与催化剂之间的相互作用，提高催化活性和选择性；通过控制支撑材料的孔隙结构和大小，可以使催化剂分散均匀在支撑材料上，从而形成高度稳定的催化剂/支撑材料复合体系，增强催化剂与vocs之间的接触效率，提高反应速率和转化率；支撑材料还可以调节催化剂的表面酸碱性和氧化还原性质，优化催化剂的催化性能和稳定性，从而实现更高效、更可持续的vocs处理过程。
32、4、活性炭具有极大的比表面积和孔隙结构，可以提供催化剂的物理支撑，并增强催化剂与vocs之间的接触效率，提高催化活性和选择性，硅藻土具有优异的化学稳定性和吸附性能，可以调节催化剂的表面酸碱性和氧化还原性质，提高催化剂的稳定性和重复使用性能，活性炭和硅藻土的复合可以形成多级孔结构，使催化剂更容易均匀分散在支撑材料上，并提高催化剂表面的活性位点数目和接触面积，活性炭和硅藻土的复合可以减少催化剂的溶解和破损，从而提高催化剂的寿命和重复使用性能，将zr-ti-v mofs催化剂与活性炭和硅藻土并用作为支撑材料进行复合，可以充分发挥两种支撑材料的优点，提高催化剂在处理vocs时的稳定性、活性和选择性，从而实现更高效、更可持续的vocs处理过程。