[發(fā)明專利]基于穩(wěn)定卟啉金屬有機骨架材料的光催化降解酚類污染物的方法

有效

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• 申請日: 2017-03-16
• 公開（公告）號: CN106927535B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 古志遠;孟愛娜;柴胡玲瀟
• 申請（專利權(quán)）人: 南京師范大學(xué)
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;C02F1/30;B01J20/22;C02F101/34
• 代理公司: 南京知識律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 韓朝暉

本發(fā)明公開了一種基于穩(wěn)定卟啉金屬有機骨架材料的光催化降解酚類污染物的方法，在酚類污染物水溶液中，加入穩(wěn)定卟啉金屬有機骨架材料，在光源照射下進行催化降解，所述的穩(wěn)定卟啉金屬有機骨架材料是以金屬鹽和有機配體卟啉構(gòu)建而成的金屬有機骨架材料，其中金屬離子選自鋯、鋁或鋅，有機配體為氫卟啉。本發(fā)明采用穩(wěn)定卟啉金屬有機骨架材料作為催化劑，可將酚類污染物通過吸附富集并在光照條件下在其孔道內(nèi)進行催化降解，吸附降解高效，降解率可達80?100％。所述的方法克服了現(xiàn)有技術(shù)中降解過程復(fù)雜、降解效率低等缺點，具有催化效率高、pH適用范圍廣、可重復(fù)利用、環(huán)境友好等優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬有機骨架材料的應(yīng)用和酚類污染物光催化降解技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于穩(wěn)定卟啉金屬有機骨架材料的光催化降解酚類污染物的方法。

背景技術(shù)

金屬有機多孔骨架材料(Metal-Organic Frameworks，MOPs)亦稱為配位聚合物(Coordination Polymers)，是一類建立在金屬與有機配體相互作用基礎(chǔ)上的多孔材料。這類物質(zhì)的形成通常是金屬和有機配體的自組裝過程，由金屬提供空軌道，作為電子受體，配體中的氮、氧等原子提供電子對，作為電子給體。與傳統(tǒng)的分子篩材料(多孔的硅鋁酸鹽、磷酸鹽、砷酸鹽、鍺酸鹽等無機多孔骨架材料)有所不同，MOFs材料以金屬和有機配體相互作用所形成的三維結(jié)構(gòu)在去掉溶劑后仍能保持骨架不坍塌。MOFs由于引入了有機配體，使得該類多孔材料在定向合成、材料定向設(shè)計上成為可能，可以通過調(diào)節(jié)有機配體的大小來控制孔徑大小；通過改變金屬與有機配體的連接方式改善多孔材料的性質(zhì)。同時，有機配體的引入大大豐富了多孔材料的種類和數(shù)量。目前，MOFs材料在氣體吸附、分離，特別是在儲氫方面具有卓越的性質(zhì)，同時其催化、熒光、非線性光學(xué)性質(zhì)以及磁效應(yīng)也引起了研究者的廣泛關(guān)注。因此，這方面的研究成為20世紀(jì)90年代后，化學(xué)和材料學(xué)科中最為引人注目的熱點領(lǐng)域之一。

酚類污染物主要來源于煉焦、煉油、制造煤氣、酚、絕緣材料、藥、造紙等生產(chǎn)過程中排出的廢氣和廢水中。可經(jīng)消化道、呼吸道和皮膚侵入人體，與細胞原生質(zhì)中的蛋白結(jié)合，使細胞失去活力。對人體和環(huán)境有極強危害。同時，酚還對神經(jīng)、泌尿、消化系統(tǒng)有毒害作用。降解酚類污染物對環(huán)境有特殊意義。通常對于環(huán)境中的酚類污染物使用活性炭吸附，而不能將其降解。

已報道，改性后的介孔MIL-53實現(xiàn)了對環(huán)境污染物雙酚A高效的吸收量和吸收效率，但無法將其降解；介孔Bi2WO6實現(xiàn)了在模擬太陽光下催化降解此環(huán)境污染物，但其降解過程較為復(fù)雜。目前已見諸報道，以穩(wěn)定金屬結(jié)合光敏卟啉鏈接體的金屬有機骨架材料實現(xiàn)了在可見光照射條件下對有機磷神經(jīng)毒劑進行水解和芥子氣氧化。基于此，本發(fā)明利用穩(wěn)定卟啉金屬有機骨架材料在可見光照射條件下高效催化降解環(huán)境中的酚類污染物。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種光催化降解酚類污染物的方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中酚類污染物催化降解存在的降解效率慢或降解過程復(fù)雜等缺點，所述的方法基于穩(wěn)定卟啉金屬有機骨架材料光催化降解酚類污染物，可簡化降解過程，并有效提高催化劑吸附并降解污染物的效率。

為實現(xiàn)上述方法目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于穩(wěn)定卟啉金屬有機骨架材料的光催化降解酚類污染物的方法，其特征在于，在酚類污染物水溶液中，加入穩(wěn)定卟啉金屬有機骨架材料，在光源照射下進行催化降解，所述的穩(wěn)定卟啉金屬有機骨架材料是以金屬鹽和有機配體卟啉構(gòu)建而成的金屬有機骨架材料，其中金屬離子選自鋯、鋁或鋅，有機配體為氫卟啉，氫卟啉是由四個吡咯類亞基的α-碳原子通過次甲基橋(＝CH-)互聯(lián)而形成的大分子雜環(huán)化合物。

本發(fā)明采用金屬有機骨架材料作為催化劑光催化降解酚類污染物，所述的金屬有機骨架材料以氫卟啉為有機配體，金屬離子可選自鋯、鋁、鋅，由金屬與有機配體氫卟啉自組裝生成，具有穩(wěn)定的3D籠狀結(jié)構(gòu)。