一種Co-MOF材料及其制備方法、用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光催化材料技術(shù)領(lǐng)域,具體設(shè)及一種Co-MOF材料及其制備方法、用途。
【背景技術(shù)】
[0002] 21世紀(jì)隨著工業(yè)化的不斷發(fā)展,人類面臨著地下水污染、危險(xiǎn)廢物控制、有毒氣體 的排放等多種環(huán)境污染問題,逐漸影響人類生存與發(fā)展,其中水質(zhì)污染更加受到國內(nèi)外的 高度重視。隨著我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施W及加入WT0和持久性有機(jī)污染物(POPS)公約, 有色染料的水質(zhì)污染問題已成為我國亟待解決的問題之一,因此研究有色染料污染降解新 技術(shù),對(duì)緩解我國日益嚴(yán)峻的環(huán)境壓力和實(shí)現(xiàn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展有重要意義。
[0003] 目前的研究在有機(jī)污染廢水處理方面做出了很大的努力,開發(fā)了吸附和分離、化 學(xué)處理、光催化等常用方法。其中,光催化W其室溫深度反應(yīng)和可直接利用太陽能等獨(dú)特性 能,而成為一種理想的環(huán)境污染治理技術(shù)和潔凈能源生產(chǎn)技術(shù)。而廉價(jià)、穩(wěn)定、高效的光催 化材料成為研究熱點(diǎn),與傳統(tǒng)光催化劑(如二氧化鐵、金屬鐵酸等)相比,晶態(tài)M0F材料具有 高孔徑率、孔道規(guī)則可W提供大的界面表面的特點(diǎn),并多擁有窄的隙帶,降低催化反應(yīng)所需 能量,而且方便從溶劑中恢復(fù)過來方便重復(fù)利用,在開發(fā)高效光催化材料方面具有廣闊的 發(fā)展前景。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種Co-MOF材料及其制備方法、用途。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下: 一種Co-MOF材料,其分子式為{[C03化)2(4,4'-bpy)2化0)2] · 7也0}η,η為任意正整數(shù); 其中,L為3,4,5-Ξ簇酸苯胺,4,4 ' -bpy為4,4 ' -聯(lián)化晚。
[0006] 本發(fā)明Co-MOF材料的制備方法,步驟如下: (1) 將醋酸鉆及4-4'-聯(lián)化晚溶于水和乙臘的混合溶液中,常溫?cái)埌?-化后轉(zhuǎn)移至密閉 反應(yīng)容器中,控制溫度90-110°C ; (2) 待步驟(1)反應(yīng)體系密封反應(yīng)40min-lh后,將3,4,5-Ξ簇酸苯胺及化OH攬拌溶解在 水中并加入到上述反應(yīng)體系內(nèi),繼續(xù)反應(yīng)36-4化; (3) 步驟(2)反應(yīng)完W后,降至室溫,析出物依次用水和乙臘洗涂,干燥,即得目標(biāo)產(chǎn)品。
[0007] 較好地,W摩爾比計(jì),醋酸鉆:4-4'-聯(lián)化晚:3,4,5-Ξ簇酸苯胺:化地=2:1:1:2- 1:1:1:1;步驟(1)中,水和乙臘的總用量為每0.1 mmol醋酸鉆添加5-lOml,水和乙臘的體積 比為3:2-2:3;步驟(2)中,水的用量為每0.05mmol 3,4,5-Ξ簇酸苯胺添加 l-2ml。
[000引較好地,步驟(3)中,W5-10°CA的速率降至室溫。
[0009] 本發(fā)明Co-MOF材料作為催化劑光催化降解廢水中有機(jī)染料的用途。
[0010] 進(jìn)一步,所述有機(jī)染料為亞甲基藍(lán)、羅丹明B、羅丹明6G、巧光素、甲基澄或結(jié)晶紫。
[0011] 具體地,將含有機(jī)染料的廢水置于容器中,加入催化劑Co-MOF材料,在黑暗狀態(tài)下 攬拌達(dá)到吸附-脫附平衡,然后加入過氧化氨,在可見光照射下反應(yīng)1-化,至此降解完成。
[001^ 較好地,廢水濃度控制在2. ο X 10-5-6 . ο X ΙΟΛιοΙ/L,10-15ml該濃度的廢水加入 催化劑Co-MOF 15-25mg、過氧化氨20-30微升。
[0013] 進(jìn)一步,降解完成后,過濾出催化劑,再次依據(jù)前述方法循環(huán)利用。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有W下有益效果: 1、本發(fā)明利用3,4,5-Ξ簇酸苯胺化)和4,4'-聯(lián)化晚(4,4'-bpy)作為有機(jī)配體,通過與 鉆離子的自組裝,構(gòu)筑了一種具有良好光催化性能的晶態(tài)M0F材料{[C03(L)2(4,4'-bpy)2 (出0)2] · 7出0}n(C〇-M0F)。
[0015] 2、本發(fā)明Co-MOF材料的制備方法簡單易行,制備的Co-MOF材料可作為光催化降解 的催化劑,為催化降解廢水中的有機(jī)染料提供了新的選擇,同時(shí)拓展了晶態(tài)M0F材料的應(yīng)用 價(jià)值。
[0016] 3、本發(fā)明Co-MOF材料在光催化降解含有機(jī)染料的廢水實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出了很好的催 化活性和環(huán)保性。
[0017] 4、本發(fā)明的Co-MOF材料穩(wěn)定性好,在300°CW下保持穩(wěn)定,且能在整個(gè)催化過程中 保持完好的晶體狀態(tài),為循環(huán)回收再利用打下基礎(chǔ)。
【附圖說明】
[001引圖l:C0-M0F材料的晶體結(jié)構(gòu)圖:(曰)一 Co-MOF材料的晶體結(jié)構(gòu)單元圖;(b)-- Co- MOF材料的Ξ維晶體結(jié)構(gòu)圖。
[0019] 圖2: Co-MOF材料的熱重分析圖。
[0020] 圖3:C〇-M0F材料光催化降解含有亞甲基藍(lán)的有機(jī)廢水的效果圖:(a)--紫外吸收 光譜,左上角插圖依次為降解前、后的照片;(b)--濃度比值C/Co對(duì)時(shí)間t的曲線。
[0021] 圖4:C〇-M0F材料光催化降解含有羅丹明B的有機(jī)廢水的效果圖:(a)--紫外吸收光 譜,左上角插圖依次為降解前、后的照片;(b)-濃度比值C/Co對(duì)時(shí)間t的曲線。
[0022] 圖5:C〇-M0F材料光催化降解含有甲基澄的有機(jī)廢水的效果圖:(a)--紫外吸收光 譜,左上角插圖依次為降解前、后的照片;(b)-濃度比值C/Co對(duì)時(shí)間t的曲線。
[0023] 圖6:C〇-M0F材料光催化降解含有羅丹明6G的有機(jī)廢水的效果圖:(曰)一紫外吸收 光譜,左上角插圖依次為降解前、后的照片;(b)--濃度比值C/Co對(duì)時(shí)間t的曲線。
[0024] 圖7: Co-MOF材料光催化降解含有巧光素的有機(jī)廢水的效果圖:(a)--紫外吸收光 譜,左上角插圖依次為降解前、后的照片;(b)-濃度比值C/Co對(duì)時(shí)間t的曲線。
[0025] 圖8:C〇-M0F材料光催化降解含有結(jié)晶紫的有機(jī)廢水的效果圖:(a)--紫外吸收光 譜,左上角插圖依次為降解前、后的照片;(b)-濃度比值C/Co對(duì)時(shí)間t的曲線。
[0026] 圖9: Co-MOF材料循環(huán)實(shí)驗(yàn)測試圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的說明,實(shí)施例在W本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn) 行實(shí)施,給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程,但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí) 施例。
[002引實(shí)施例1-Co-MOF材料的制備 將Co(C出C00)2 (0.025克,0.1mmol),4,4'-聯(lián)化晚(0.0078克,0.05mmol)加入到 lOmL可密封小瓶中,加入3mL水和2mL乙臘,常溫磁力攬拌ο. 5-化后將反應(yīng)體系轉(zhuǎn)移至烘箱 內(nèi),控制溫度為l00°C,待反應(yīng)進(jìn)行40min后,將3,4,5-立簇酸苯胺(0.011克,0.05mmol)及 Na0H(0.004g,0.1 mmol)攬拌溶解在1血水中并逐滴加入上述反應(yīng)體系內(nèi),100°C水熱反應(yīng) 36h,WlO°CA的速率降至室溫,得到紅色塊狀晶體,用蒸饋水、乙臘洗涂,干燥,得到目標(biāo)產(chǎn) 物,稱重。產(chǎn)率:72%(基于Co(CH3COO)2計(jì)算得到)。產(chǎn)物經(jīng)單晶X-射線衍射分析確定其晶體結(jié) 構(gòu)(圖1),證實(shí)產(chǎn)物分子式為{[(:03化)2(4,4'-697)2化20)2]*7此0}。即(:〇-10巧才料;(:〇-10尸 晶體學(xué)參數(shù)詳見下表;熱重分析見圖2,由圖2可知:Co-MOF材料穩(wěn)定性好,在300°CW下保持 穩(wěn)定。
[0029] 實(shí)施例2-實(shí)施例1制備的Co-MOF材料光催化降解含有亞甲基藍(lán)的有機(jī)廢水 配制摩爾濃度為4.0Xl〇-5mol/L的MB溶液lOmL,稱取實(shí)施例1制得的Co-MOF 20mg作為 催化劑加入到MB溶液中,為了確保吸附平衡,暗處磁力攬拌30min,然后加入30微升過氧化 氨并在可見光下照射,同時(shí)不加任何催化劑的MB溶液做空白對(duì)照試驗(yàn),每間隔lOmin,取 〇.5mL溶液進(jìn)行分析,測定溶液的紫外吸收光譜(如圖3a