[發明專利]基于三元羧酸配體的In-MOF材料及制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010921095.6
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN112076793B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 李慶;蔡信彬;樊增祿;張洛紅;武占省;王理明;朱煒
• 申請（專利權）人: 西安工程大學
• 主分類號: B01J31/22
• 分類號: B01J31/22;B01J31/28;B01J35/02;C02F1/30;C07C231/02;C07C233/81;C08G83/00;C02F101/30;C02F101/38
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 弓長

本發明公開了基于三元羧酸配體的In?MOF材料，化學式為{[(CH₃)₂NH₂]₂(In₃O₄L₁)}_n·(solvent)_x，其中，H₃L為三角形有機配體4,4',4”?[苯三酰三(羰基苯)]?3,3',3”?三甲基?三苯甲酸；本發明還公開了該材料的制備方法，具體為：將三水合硝酸銦與有機配體H₃L、六次甲基四胺溶于N,N?二甲基甲酰胺中，并滴加濃硝酸溶液調節pH，在溶劑熱條件下反應，即可。本發明的In?MOF材料對可見光的吸收波長范圍為400?650nm，具有出色的可見光響應能力，其在光催化降解水中甲基橙時表現出良好的光催化降解效率、水穩定性、易回收和可循環使用性能。

技術領域

本發明屬于材料制備技術領域，具體涉及一種基于三元羧酸配體的In-MOF材料，還涉及該In-MOF材料的制備方法，還涉及該In-MOF材料的應用。

背景技術

全球約2/3的人面臨水資源短缺問題，水體污染導致的水質惡化進一步加劇了用水緊缺。據統計，全球每年消耗近數十萬噸染料，在生產和使用過程中，約15～20％的染料會流失，進而產生數億噸高濃度染色殘夜，排入水體后即使濃度被稀釋得很低(1mg L^-1)也會產生高色度，遮蔽太陽光并摧毀水生生態系統。從分子角度看，染料的結構多復雜的多芳環/雜環共軛體系，分子量大、穩定性高，無法自然降解。這引起了世界各國政府、工業界和學界的高度重視。研究如何解決這一重大水污染問題，是對國家提出的加強生態環境保護、建設生態環境友好型國家要求的積極響應。

物理絮凝/吸附、化學氧化和微生物/酶降解等方法已被用于去除水中染料等有機污染物，但是存在耗時、耗能、處理工藝復雜并產生二次污染等問題。光催化降解，因具有經濟性高、操作簡便、處理徹底且環境友好等特點以及有效利用太陽光能的能力而備受矚目。但是，金屬氧化物如TiO₂、ZnO等在應用過程中易于流失、再生性差，單一光催化劑存在能帶間隙寬、難以有效利用可見光、光生電子-空穴對易閉合、光電流量子產率和降解率低等缺點。金屬硫化物如CdS、In₂S₃等易被光腐蝕產生二次污染，且其顆粒表面能高易團聚失效。金屬-有機框架(MOFs)是由金屬節點與多齒有機配體通過配位鍵形成的結晶性多孔雜化材料。豐富多樣的金屬離子、有機配體，以及二者組成的多樣性和可調節性，使得MOFs提供了一種在單一固體平臺上集成光捕獲和光催化組件的途徑；貢獻了一種通過空間限制方式整合多個部件，進而激發它們的協同功能的新策略。開發新型的MOFs材料，作為光催化劑，用于光催化降解水中的染料分子，為受污染水環境的修復提供了一種全新的途徑。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于三元羧酸配體的In-MOF材料。

本發明的另一目的是提供上述基于三元羧酸配體的In-MOF材料的制備方法。

本發明的第三目的是提供上述基于三元羧酸配體的In-MOF材料在光催化降解水中甲基橙的應用。

本發明所采用的第一技術方案是，基于三元羧酸配體的In-MOF材料，化學式為{[(CH₃)₂NH₂]₂(In₃O₄L₁)}_n·(solvent)_x，其中，H₃L為三角形有機配體4,4',4”-[苯三酰三(羰基苯)]-3,3',3”-三甲基-三苯甲酸，[(CH₃)₂NH₂]為質子化的二甲胺分子，solvent為客體有機溶劑分子；

該In-MOF材料的晶體結構歸屬于單斜晶系，C2/m空間群，晶胞參數為：α＝90°，β＝121.55(3)°，γ＝90°。