[發(fā)明專利]一種具有光催化性能的金屬有機框架的水熱合成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310503803.4
• 申請日: 2013-10-23
• 公開（公告）號: CN103588822A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉春波;任傲;車廣波;叢堯;孫赫一
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: C07F15/06
• 分類號: C07F15/06;B01J31/22
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水熱法制備一種具有光催化性能的金屬有機框架的方法，屬于環(huán)境友好材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

金屬-有機框架(metal?organic?framework，簡稱MOF)是由金屬離子或簇與剛性有機分子配位形成的一維，二維，或三維的多孔結(jié)構(gòu)的結(jié)晶化合物，因其具有高比表面積、獨特的孔結(jié)構(gòu)、可根據(jù)目標(biāo)要求作化學(xué)修飾等優(yōu)點，在氣體吸附、催化、分離等領(lǐng)域都擁有誘人的應(yīng)用前景。

1972年，日本科學(xué)家Fujishima和Honda在Nature上發(fā)表了利用半導(dǎo)體金屬氧化物TiO₂光解水產(chǎn)生O₂和H₂的實驗結(jié)果，拉開了光催化反應(yīng)研究的序幕。Carey于1976年報道了在紫外光照射下，納米TiO₂可使難生化降解的多聯(lián)苯脫氯。研究表明，在TiO₂懸濁液中，多氯聯(lián)苯經(jīng)過紫外線照射0.5h后即可脫氯，從此開啟了半導(dǎo)體催化劑在環(huán)境保護方面應(yīng)用的新領(lǐng)域。在各種解決污染問題的途徑中，以太陽能轉(zhuǎn)化和儲存為主要背景的MOFs光催化特性的研究是吸引人的科研方向之一。將MOFs材料用于光催化降解水中污染物的研究是近十幾年的技術(shù)，該技術(shù)的優(yōu)點：①水中所含多種有機污染物均可被完全降解為CO₂、H₂O等，無機污染物被氧化或還原為無害物；②不需要另外的電子受體(如H₂O₂)；③合適的光催化劑具有廉價、無毒、穩(wěn)定及可以重復(fù)使用等優(yōu)點；④可以利用取之不盡用之不竭的太陽能作為光源激活光催化劑：⑤該法結(jié)構(gòu)簡單、操作條件容易控制、氧化能力強、無二次污染。以上這些優(yōu)點使MOFs作為光催化劑降解有機污染物的研究備受關(guān)注。

鄰菲羅啉衍生物二吡啶[3,2-a:2',3'-c]并吩嗪-2-羧酸?(HDPPZC)作為一種優(yōu)良的給電子配體能夠與過渡金屬形成具有新穎結(jié)構(gòu)和特殊性質(zhì)的超分子配合物。磷鎢酸既具有酸性又具有氧化還原性，在紫外和可見光區(qū)都有很強的吸收，在光催化領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。選擇金屬鈷作為中心原子，結(jié)合HDPPZC和磷鎢酸的優(yōu)勢，利用水熱法制備出一種具有光催化性能的金屬有機框架[Co₂(HDPPZC)₄(Cl)₂(H₂O)₂](PW₁₂O₄₀)·7H₂O。

牛景陽課題組（參見：Niu?J?Y,?Zhang?S?W,?Chen?H?N,?et?al.?1-D,?2-D,?and?3-D?Organic-Inorganic?Hybrids?Assembled?from?Keggin-type?Polyoxometalates?and?3d-4f?Heterometals?[J]?Cryst.?Growth?Des.?2011(11):?3769-3777），利用Keggin型多金屬氧酸鹽與3d-4f多金屬形成的六種不同結(jié)構(gòu)的化合物，在相同的實驗條件下比較六種配合物在紫外燈照射下光催化降解羅丹明B染料溶液。重點探討了配合物5的不同加入量對染料降解影響，實驗表明在3.5小時后降解率最高，達(dá)到了46%。由此可以看出該配合物的光催化性能并不理想。到目前為止，并沒有?[Co₂(HDPPZC)₄(Cl)₂(H₂O)₂](PW₁₂O₄₀)·7H₂O的合成及光催化研究的相關(guān)報道出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是結(jié)合現(xiàn)有的金屬有機框架制備技術(shù)，通過水熱合成，制備出一種具有高光催化活性的金屬有機框架，實現(xiàn)難降解有機物的光降解。

本發(fā)明目的可以通過以下技術(shù)方案達(dá)到：

一種具有光催化性能的金屬有機框架的水熱合成方法，其步驟如下：

（A）按摩爾比為1∶1∶4，分別稱取二吡啶[3,2-a:2',3'-c]并吩嗪-2-羧酸，磷鎢酸，六水氯化鉻固體；

（B）移取步驟（A）的三種固體于燒杯中，加入去離子水溶解，攪拌十分鐘使之充分混合；

（C）將步驟（B）的混合物轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中進行水熱反應(yīng)；