[發明專利]基于3,3′,5,5′-聯苯四羧酸的鎘金屬有機框架材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710179182.7
• 申請日: 2017-03-23
• 公開（公告）號: CN106967219B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 籍文娟;郝瑞卿;裴微微;馮琳
• 申請（專利權）人: 山西師范大學
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00;B01J31/22;C02F1/32;C02F101/30;C02F101/34;C02F101/36;C02F101/38
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責任公司 61201
• 代理人: 高雪霞

本發明公開了一種基于3,3′,5,5′?聯苯四羧酸的鎘金屬有機框架材料及其制備方法和應用。該材料的結構單元為[Cd₄(BPTC)₂(DMA)₃(EtOH)(H₂O)(NMA)]·(DMA)，其中BPTC代表失去四個羧基上H原子的3,3′,5,5′?聯苯四羧酸陰離子、DMA代表N,N?二甲基乙酰胺、EtOH代表乙醇、NMA代表N?甲基乙酰胺，屬于正交晶系Pbcn空間群，晶胞參數a為b為c為α為90^o、β為90^o、γ為90^o，V為該材料是以四水合硝酸鎘為金屬源，以3,3′,5,5′?聯苯四羧酸為配體，采用溶劑熱法制備而成，其作為光催化劑用于降解有機染料亞甲基藍、天青I、結晶紫、丁基羅丹明B、孔雀石綠、日落黃、甲基橙和麗春紅等表現出顯著的降解效果。

技術領域

本發明屬于合成金屬有機骨架材料技術領域，具體涉及一種基于3,3′,5,5′-聯苯四羧酸的鎘金屬有機框架材料，以及該材料的制備方法和在紫外光光催化降解有機染料中的應用。

背景技術

目前環境污染已經成為人類健康、生態平衡和社會經濟發展所面臨的重大挑戰。尤其是我國工業污水、工業染料、農業污水、有毒液體排放到自然湖泊、河流等自然水體，給環境帶來壓力和破壞。目前工業廢水排放的主要污染源來自印染業行業，并且其中的有機染料具有組成復雜、高色度、有毒、強酸強堿性等復雜特點，從而導致水質污染嚴重、治理難、難降解等特點。而光催化降解染料則是一種應用和研究比較普遍的處理方法，常用于各種染料廢水的處理，該方法具有高效、快捷等優點，該方法是通過發生光化學反應，將水中的一些物質除去，達到凈化廢水的目的。

隨著光催化材料的迅速發展，具有半導體性能的金屬有機骨架材料(Metal-Organic Frameworks，簡稱MOFs)在光催化領域中得到關注。該類材料是由單一的金屬原子(或金屬簇)與多配位基團的有機配體組成結構規則，具有剛性多孔網的一類多孔材料。并且該類多孔MOFs材料具有可控孔道、比表面積較高、孔結構規則等特點，則可吸附特定染料分子；另外MOFs材料自身具有豐富的不飽和位點，這類金屬位點是催化反應中的活性位點，且具有高度的選擇。因此，基于MOFs材料在催化領域的重要作用及其廣闊的發展空間，而且此類多孔金屬有機骨架材料應用于光催化，其具有反應效率高，速度快，而且對多種有機污染物降解效果顯著。因此，制備新型的環境友好、高效的金屬有機框架材料，作為光催化劑，具有廣泛基礎研究價值和應用前景。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種基于3,3′,5,5′-聯苯四羧酸的鎘金屬有機框架材料，并為該材料提供一種制備方法和應用。

解決上述技術問題所采用的技術方案是：該基于3,3′,5,5′-聯苯四羧酸的鎘金屬有機框架材料的結構單元為：[Cd₄(BPTC)₂(DMA)₃(EtOH)(H₂O)(NMA)]·(DMA)，其中BPTC代表失去四個羧基上H原子的3,3′,5,5′-聯苯四羧酸陰離子、DMA代表N,N-二甲基乙酰胺、EtOH代表乙醇、NMA代表N-甲基乙酰胺；該材料屬于正交晶系Pbcn空間群，晶胞參數a為b為c為α為90°、β為90°、γ為90°，V為

本發明基于3,3′,5,5′-聯苯四羧酸的鎘金屬有機框架材料的制備方法為：以N,N-二甲基乙酰胺與乙醇、去離子水體積比為5～8:1～3:1的混合液為溶劑，將四水合硝酸鎘與3,3′,5,5′-聯苯四羧酸按摩爾比為1:2～4，在密閉條件下110～130℃恒溫靜置反應4～6天，冷卻至室溫，過濾，洗滌，干燥，制備成基于3,3′,5,5′-聯苯四羧酸的鎘金屬有機框架材料。

上述制備方法中，優選以N,N-二甲基乙酰胺與乙醇、去離子水體積比為6:2:1的混合液為溶劑。

上述制備方法中，優選四水合硝酸鎘與3,3′,5,5′-聯苯四羧酸的摩爾比為1:2.7。