[發明專利]多金屬氧酸鹽基工業染料脫色光催化劑及其制備方法

無效

• 申請號: 201110031626.5
• 申請日: 2011-01-27
• 公開（公告）號: CN102172540A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發明（設計）人: 陳亞光;張春晶
• 申請（專利權）人: 東北師范大學
• 主分類號: B01J31/34
• 分類號: B01J31/34;C02F1/30
• 代理公司: 長春市東師專利事務所 22202
• 代理人: 劉延軍;趙軍

技術領域

本發明屬于無機化學合成方法，具體涉及可作為光催化劑的金屬配合物-多金屬氧酸鹽雜化化合物的制備方法。

背景技術

多金屬氧酸及其鹽(POM)是一類由鉬、鎢、釩等過渡金屬與氧形成的多金屬氧簇的總稱，其結構的多樣性以及它們的氧化還原性、催化性能、抗病毒性能、磁學性能等引起科學家的廣泛關注。其中POM作為酸催化劑和氧化還原催化劑的研究取得豐碩的成果，幾個POM作為酸催化劑和氧化還原催化劑的工藝已應用于工業生產中。

幾乎所有已知的POM都具有分立的結構單元，如Linquist陰離子M₆O₁₉^2-，Keggin陰離子XM₁₂O₄₀^n-，Dawson陰離子X₂M₁₈O₆₂^n-(M＝Mo，W；X＝P，Si)以及它們的取代衍生物和多聚衍生物。在近二十多年期間，POM化學在新化合物合成方面取得了一些新進展，第一個一維POM陰離子鏈化合物(ET)₈PMnW₁₁O₃₉是Gala′n-Mascaro′s在電結晶法制POM荷移鹽時獲得[J.R.Gala′n-Mascaro′s，C.Gime′nez-Saiz，S.Triki，C.J.Go′mez-Garc1′a，E.Coronado，L.Ouahab，Angew.Chem.Int.Ed.Engl.1995，34，1460]。在以后的幾年中，相繼報道了取代元素為Co，Zn，Ni，Na的一維Keggin陰離子鏈化合物。當使用金屬配離子作為連接單元時可以形成具有二維或三維結構的有機-無機雜化化合物。這些多維結構的形成有兩種途徑，一是由金屬配離子形成的一維、二維甚至三維框架結構，POM陰離子鑲嵌在其間[F.-X.Meng，Y.-G.Chen，H.-B.Liu，H.-J.Pang，D.-M.Shi，Y.Sun，J.Mol.Struct.，837(2007)224-230]；二是POM陰離子同時與幾個金屬離子配位，而每個金屬離子接受一個以上的POM配體，因而形成一維、二維甚至三維的共價鍵連接的多維化合物[a.E.Burkholder，V.Golub，C.J.O_Connor，J.Zubieta，Inorg.Chem.Commun.，2004，7，363-366；b.Y.-P.Ren，X.-J.Kong，X.-Y.Hu，M.Sun，L.-S.Long，R.-B.Huang，and?L.-S.Zheng，Inorg.Chem.，2006，45，4016-4023]。

POM作為催化劑使用時，主要是利用其強酸性和氧化性。作為質子酸催化劑，要求POM有可以解離的質子或可以產生可解離的質子；作為氧化催化劑，需要有活性的氧原子及高價態的金屬原子。POM在溫和條件下可以快速可逆地進行多電子氧化-還原反應而結構不發生變化，而且它們的氧化還原性可以通過改變其化學組成而在很大范圍內調整。POM作為催化劑使用時一般采取兩種形式：純POM和負載的POM。純多金屬氧酸鹽的比表面積很低(為1～10m²/g)，嚴重地限制了其催化活性的提高。為提高其催化活性，采用負載方法將POM分散在載體的表面。多金屬氧酸鹽為強酸，易溶于極性溶劑中。在液相反應中，負載的POM會發生溶解及脫落現象，給催化劑的分離回收帶來了困難。因此制備在液相中穩定、易分離、可重復使用的POM催化劑成為該領域研究的熱點。

隨著國民經濟的高速發展，紡織染料工業近年來也快速發展，目前我國各種染料產量已達90萬噸，染料廢水已成為環境重點污染源之一。如何有效地處理印染廢水，已經成為當今環保領域的一個突出問題。染料廢水處理方法較多。物化法有中和、混凝沉淀、氣浮、砂濾等；化學法有沉淀法、臭氧氧化法、過氧化氫及過氧化物氧化法、氯系氧化法、電解氧化、還原法、碳化法、生物法等。混凝沉淀和化學沉淀法帶來二次污染；各種氧化法需耗費各種強氧化劑，成本較高；電解氧化更是高耗能方法；生物法處理印染廢水的脫色率和COD去除率不高，并且反應時間長，一般不適宜單獨應用。