[發(fā)明專利]一種負(fù)載Keggin雜多酸陰離子的金屬有機(jī)框架材料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710209127.8
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN106902883A
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱敏;任花萍;趙玉真;丁思懿;田少鵬;馬強(qiáng);趙珍
• 申請（專利權(quán)）人: 西京學(xué)院
• 主分類號: B01J31/22
• 分類號: B01J31/22
• 代理公司: 西安西達(dá)專利代理有限責(zé)任公司61202
• 代理人: 高亦哲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光降解催化劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種負(fù)載Keggin雜多酸陰離子的金屬有機(jī)框架材料及其制備方法。

背景技術(shù)

近幾十年來，伴隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快、資源的過度開發(fā)利用和人類活動(dòng)范圍的擴(kuò)大，環(huán)境問題日益引起世界各國的廣泛關(guān)注。工業(yè)和人們?nèi)粘Ｉ畹膹U水、廢氣中常常含有大量的有毒難降解的有機(jī)污染物，這類難降解的有機(jī)污染物可使生態(tài)環(huán)境遭受嚴(yán)重的破壞。隨著國際環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)要求日益嚴(yán)格化，有機(jī)污染的治理技術(shù)也得到快速發(fā)展。近年來作為新興的污染治理技術(shù)，光催化在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用日益受到人們的重視。光催化是利用光照使半導(dǎo)體光催化劑受到激發(fā)，從而在半導(dǎo)體的導(dǎo)帶和價(jià)帶位置分別形成光生電子和空穴，生成的光生電子和空穴隨后可參與有機(jī)物的光催化降解反應(yīng)。與現(xiàn)有的治理技術(shù)相比，光催化過程用于降解環(huán)境有機(jī)污染物具有較多的優(yōu)點(diǎn)。第一，光催化對有機(jī)污染物的破壞常常是徹底的，即能將有機(jī)污染物完全轉(zhuǎn)化為水、二氧化碳和其它礦物質(zhì)；第二，即使光催化過程不能使有機(jī)物完全礦化，降解的最終產(chǎn)物對環(huán)境通常也是無害或者低害的，或能被進(jìn)一步的生物或化學(xué)方法處理而成為無害的產(chǎn)物；第三，到目前為止，光催化過程可部分利用太陽能作為光源，因而運(yùn)行成本低廉；第四，光催化劑本身的成本相對低廉，且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，對環(huán)境不會造成污染。

TiO₂作為代表性的光催化材料，它優(yōu)良的光催化特性已為許多研究者證實(shí)，并在凈化空氣、治理污水等方面有著良好的應(yīng)用前景。但本身還存在一些不足，如半導(dǎo)體載流子的復(fù)合率高、量子效率低，半導(dǎo)體的光吸收波長窄主要在紫外區(qū)，利用太陽光的比例低等。就多酸而言，在光照下，多酸發(fā)生類似的電荷一空穴對分離，通過自身氧化和產(chǎn)生·OH自由基來實(shí)現(xiàn)有機(jī)污染物的降解。多酸的吸收峰盡管大都位于紫外區(qū)，但其譜帶的尾部可延伸到可見光區(qū)，通過對多酸組成的改變更換雜原子或配原子等，利用其特殊的空間結(jié)構(gòu)形成獨(dú)特的反應(yīng)場，從而有效地調(diào)節(jié)多酸的光譜性質(zhì)。多酸作為環(huán)境友好的光催化劑，在利用分子氧和太陽能處理環(huán)境污染物方面已顯示出良好的應(yīng)用前景?；诖?，本發(fā)明涉及一種負(fù)載雜多酸陰離子的金屬有機(jī)框架光催化劑的合成及制備方法，成本低廉，方法簡單。此外，本發(fā)明中的光催化劑材料均對水體中的有機(jī)染料分子具有很好的光降解效果，使得本發(fā)明更具有創(chuàng)新性、突破性。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種負(fù)載Keggin雜多酸陰離子的金屬有機(jī)框架材料及其制備方法。本發(fā)明制備的催化劑能夠大幅度提高光催化活性物質(zhì)的比表面積，提升催化活性；同時(shí)，將催化劑制備成難溶雜化材料，利于催化劑的回收。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種負(fù)載Keggin雜多酸陰離子的金屬有機(jī)框架材料，其化學(xué)式如通式（Ⅰ）所示：

[Ag₈L₅](PM₁₂O₄₀)·(H₂O)_x （Ⅰ）

式中：L為有機(jī)配體分子5-苯基四氮唑；M為鎢或鉬中的一種；M為鎢時(shí)，x=13；M為鉬時(shí)，x=10。

以及，一種負(fù)載Keggin雜多酸陰離子的金屬有機(jī)框架材料的制備方法，反應(yīng)方程式如式（Ⅱ）所示

Ag⁺ ＋ L ＋ H₃PM₁₂O₄₀·12H₂O＋ H₂O → [Ag₈L₅](PM₁₂O₄₀)·(H₂O)_x（Ⅱ）

具體步驟包括：

1）室溫條件下，將配方量的Keggin型雜多酸與硝酸銀、5-苯基四氮唑加入溶解量的去離子水中，攪拌1~2h；

2）充分?jǐn)嚢韬?，用稀硝酸調(diào)節(jié)其pH值調(diào)至1.60~2.00；

3）將步驟2）所得溶液轉(zhuǎn)移到高溫高壓反應(yīng)釜中，在160℃，水熱條件下，反應(yīng)72h；

4）停止反應(yīng)，將高溫高壓反應(yīng)釜冷卻到室溫，過濾，用蒸餾水沖洗，干燥后得到負(fù)載Keggin雜多酸陰離子的金屬有機(jī)框架材料。

所述Keggin型雜多酸與硝酸銀、5-苯基四氮唑（HL）的配方，1份配方中各組分的摩爾份數(shù)為：

Keggin型雜多酸0.1~0.15份

硝酸銀1份

5-苯基四氮唑（HL）0.21份