CN104923298A - 一种降解有机染料的CoMOFs催化剂制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能够降解有机染料的金属有机骨架材料(CoMOFs)-Co(bpd)(HIA)的制备方法，包括如下步骤：室温条件下，将0.6mmol 5-羟基间苯二甲酸(HIA)溶解到20ml水中，然后加入1.2mmol NaOH，等充分溶解后再加入0.6mmol Co(NO3)2·6H2O，溶解后过滤，滤液缓慢滴加到溶解了0.6mmol 1,4-二(4-吡啶基)-2,3-偶氮-1,3-丁二烯(bpd)配体的20ml甲醇溶液中，室温下搅拌反应3h，真空抽滤、干燥得到深红色粉末即为所需样品；制备的样品可用于催化降解有机染料。本发明的优点为：制备过程非常简单，无能耗等，所制备样品具有较高的催化氧化活性，能高效降解有机染料废水，为废水净化提供了新的技术方向，在染料废水处理方面有着潜在的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种CoMOFs催化剂的制备方法，具体为催化剂Co(bpd)(HIA)的制备方法。
背景技术
MOFs具有多变的拓扑结构、多孔性、较大的比表面积以及不饱和的配位等特别点，故而在吸附分离、催化等方面具有较好的应用前景。近几年来，研究工作者利用MOFs对水相中多种物质进行了分离研究，MOFs显示出其他材料无法比拟的良好的处理效果，为废水净化技术提供了新的技术方向。含N配体种是合成金属有机骨架材料的极为重要的一类配体，其特点是：种类繁多，构型多样等，例如咪唑、吡啶、三氮唑、四氮唑以及它们的衍生物。N原子具有很强的配位能力，并且含N杂环类配体有多个配位点，能与金属离子配位合成结构稳定的多维配合物。羧酸类配体的羧基具有独特的电子结构可以形成独特的拓扑结构和有趣的性质。因此，构筑金属有机骨架材料时，可以充分利用这两种配体的配位方式和结构特点，得到具有独特性能的MOFs材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种Co(bpd)(HIA)催化剂的制备方法，以制备出一种高效的氧化催化降解有机染料的新催化剂。
本发明可以通过以下技术方案来实现。
一种Co(bpd)(HIA)催化剂的制备方法，其步骤如下：
（1）称量0.6mmol 5-羟基间苯二甲酸以及1.2mmol NaOH溶解到20ml去离子水中，充分溶解后再加入0.6mmol 钴盐，等完全溶解后，过滤得到粉红色澄清滤液。
（2）称量bpd 0.6mmol溶解到20ml有机溶剂中。
（3）将步骤1中得到的澄清滤液缓慢滴加到步骤2的溶液中，搅拌反应一段时间，真空抽滤、干燥得到所需样品。
步骤（1）中铜盐为Co(NO3)2·6H2O。
步骤（2）中有机溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇。
步骤（3）中搅拌反应时间为3h。
附图说明
图1为实施例1制得样品的SEM图；
图2为实施例1制得样品的红外谱图；
图3为实施例1制得样品的XRD图；
图4为实施例1制得样品的BET图；
图5为实施例1制得样品催化染料的降解曲线图，(1) 玫瑰红; (2) 亚甲基蓝; (3) 孔雀石绿; (4) 橙黄; (5) 甲基橙。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细、完整的说明：
实施例
1
室温条件下，称量0.6mmol 5-羟基间苯二甲酸，溶解到20ml水中，加入1.2mmol NaOH到上述溶液中，溶解完全后，加入0.6mmol Co(NO3)2·6H2O，充分溶解后过滤，将滤液缓慢滴加到溶解了0.6mmol bpd配体的20ml甲醇溶液中，室温下搅拌反应3h，真空抽滤、干燥得到粉末状的样品。
实施例
2
重复实施例1的操作步骤，不同之处在于有机溶剂为乙醇，结果得到的样品的形貌发生了很大的变化，呈现出菱形的块状晶体。
实施例
3
重复实施例1的操作步骤，不同之处在于有机溶剂为丙醇，结果和实施例1类似，样品团聚在一起，没有明显的形貌特征。
实施例
4
重复实施例1的操作步骤，同之处在于有机溶剂为丁醇，结果是生成的是团聚在一起的小颗粒。
图1为实施例1制得样品的SEM图，样品为块状，其粒径约为2-5µm。图2为实施例1制得样品的红外谱图：在3067.08cm−1处的强峰是有机配体bpd与HIA上C-H振动。而在1609.95cm−1处的峰则是bpd的C=N伸缩振动峰。羧基特征峰的位置为1576.63cm−1。1449.13-1235cm-1为HIA和bpd的骨架振动。晶体光催化前后的红外曲线完全吻合，说明晶体在催化过程中保持稳定。图3为实施例1制得样品的XRD图；催化后样品的XRD与催化前的XRD几乎完全一样，催化后的晶体品质不变，可回收利用。图4为实施例1制得样品的BET图；样品的N2等温吸脱附曲线为Ⅱ型，即非孔型，整个吸附过程中，吸附剂和吸附质的相互作用是比较弱的。配合物3比表面积为34.941m2/g，langmuir比表面积为 53.188m2/g，吸附平均孔径为6.397 nm，单点吸附总孔体积为 0.056cm3/g。图5为实施例1制得催化剂催化降解染料的降解曲线图，催化剂对甲基橙和孔雀石绿有明显的选择性降解效果，仅15mg催化剂2h对125ml 12ppm甲基橙、孔雀石绿的氧化催化降解率分别为88%、13%。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种能够有效降解有机染料的金属有机骨架(MOFs)--Co(bpd)(HIA)催化剂的制备方法，其特征在于：
其步骤如下：
（1）称量0.6mmol 5-羟基间苯二甲酸溶解到20ml去离子水中，加入1.2mmol NaOH，待充搅拌溶解后，再加入0.6mmol 钴盐，成分溶解后过滤得粉红色清液。
（2）称量bpd 0.6mmol溶解到20ml有机溶剂中。
（3）将步骤（1）中澄清溶液缓慢滴加到步骤（2）的溶液中，搅拌反应一段时间，真空抽滤、干燥得到所需样品。
2.根据权利要求1所述的一种Co(bpd)(HIA)催化剂的制备及应用，其特征在于：步骤（1）中钴盐为Co(NO3)2·6H2O。
3.根据权利要求1所述的一种Co(bpd)(HIA)催化剂的制备及应用，其特征在于：步骤（2）中有机溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇。
4.根据权利要求1所述的一种Co(bpd)(HIA)催化剂的制备及应用，其特征在于：步骤（3）中搅拌反应时间为3h。
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