CN109569722A - 2,2’-联吡啶-4,4’-二羧酸与稀土金属铽构筑的金属有机配合物的光催化性能研究 - Google Patents
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Abstract
本发明具体涉及一种稀土金属有机骨架的制备及在紫外光条件下对罗丹明B的光催化性能研究。实验研究结果表明，在紫外光照射下，该稀土金属有机骨架在6小时内能使罗丹明B的降解率达到96.1％。这说明稀土金属有机骨架也可以作为一类理想的光催化材料，在有机染料废水处理方面具有潜在的应用。
Description
技术领域
本发明属于分析化学领域，具体涉及一种稀土金属有机骨架的制备及在有机染料光催化降解中的应用。
背景技术
近些年，由于我国的印染工业迅速发展，对于河流造成了巨大的污染。五颜六色的有机染料被排放到河流中，使得河水失去了他本来的颜色，并且有些染料还带有毒性，对于河水中生物以及我们的生活带来了极大的危害，因此，对于污水的治理在当今世界中备受关注。工业中使用的染料大部分是人工合成的有机染料，它们具有种类繁多，化学稳定性强，结构复杂等特点，传统的生化法，吸附法，化学氧化法等方法对于现在的污水处理的效果比较差，并且耗能高。而光催化作为一种新型的污染消除技术，它可以利用太阳光彻底将有机染料分解成无机小分子。因此，开发和选择合理有效的光催化剂对于光催化降解有机染料至关重要。
金属-有机骨架材料(MOFs)具有多孔结构，高的比表面积和良好的热化学稳定性和光稳定性，作为一种新型的光催化剂，在有机染料的光催化降解中具有巨大的潜能，逐渐成为很多科学家研究的热点。鉴于此，本发明以2，2’-联吡啶-4，4’-二羧酸为有机配体，与稀土金属铽离子构筑了金属有机配合物：(Tb(dcbpy)(DMF)2(NO3))(MOF1)，并对其结构和光催化性能进行了研究。
发明内容
本发明的目的在于提供一种稀土金属有机骨架MOF1，研究其在光催化降解有机染料中的应用。该材料作为光催化剂可以快速、有效的实现对有机染料的光催化降解。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
本发明采用溶剂热的方法合成了2，2’-联吡啶-4，4’-二羧酸配体和稀土金属铽盐形成的金属有机骨架(Tb(dcbpy)(DMF)2(NO3))(MOF1)，其具体制备过程为：
将Tb(NO3)3·6H2O、2，2’-联吡啶-4，4’-二羧酸(H2dcbpy)和N，N-二甲基甲酰胺(DMF)混合后置于内衬为聚四氟乙烯的密闭不锈钢反应釜中，搅拌至全溶放入恒温烘箱中，在100℃条件下加热三天，然后降至室温，过滤得到浅绿色的透亮晶体。
本发明的MOF1降解有机染料的方法为：
选择较好的晶体干燥后研磨成粉末，称取20mg晶体粉末分散于80mL RhB(10-5M)水溶液中，在黑暗条件下搅拌40分钟使反应达到吸附-脱附平衡，然后在紫外灯下(氙灯、280W)照射6小时，每隔半小时取一次样。将取出的样品离心，吸取上层清液置于石英比色皿中，利用紫外-可见分光光度计测吸光度。由于RhB浓度相对较低，溶液浓度与吸光度遵循朗伯比尔定律，可计算出降解率。降解率见附图1。自然光、黑暗及没有光催化剂条件下的降解实验过程同上，不同条件下的降解效果见附图2。
本发明所提供的MOF的应用具有如下特点：(1)本发明所述的MOF1的制备方法简单、材料纯度高、稳定性好。(2)合成的MOF1在有机染料污染降解方面具有简便、无污染等优点。
附图说明
图1为所合成的MOF1在紫外光条件下对RhB的光催化降解率图；
图2不同条件下，罗丹明B的降解效果对比图。
具体实施方式
实施例1 MOF1的合成：
将Tb(NO3)3·6H2O(299.0mg，0.4mmol)、2，2’-联吡啶-4，4’-二羧酸(H2dcbpy)(97.8mg，0.4mmol)和N，N-二甲基甲酰胺(DMF) (10mL)混合后置于内衬为聚四氟乙烯的密闭不锈钢反应釜中，搅拌至全溶放入恒温烘箱中，在100℃条件下加热三天，然后冷却至室温，过滤得到无色的透明晶体。
实施例2 MOF1在紫外光条件下对RhB的光催化降解：
选择质量较好的晶体干燥后研磨成粉末，称取20mg晶体粉末分散于80mL RhB(10- 5M)水溶液中，在黑暗条件下搅拌40分钟使反应达到吸附-脱附平衡，然后在紫外灯下(氙灯、280W)照射6小时，每隔半小时取一次样，之后将取出的样品离心，吸取上层清液置于石英比色皿中，利用紫外-可见分光光度计测吸光度。由η＝(Ci-C0)/C0＝(Ai-A0)/A0公式(公式中A0和Ai分别表示RhB的初始吸光度和降解i时间的吸光度，C0和Ci分别表示RhB的初始浓度和降解i时间的浓度)计算得光照6小时后，MOF1对RhB的降解率达到96.1％，见图1。
MOF1在自然光和黑暗条件及没有光催化剂条件下的降解过程同上，降解率分别为13.96％，11.87％，6.62％。综上所述，稀土金属有机骨架也可以作为一类理想的光催化材料，在有机染料废水处理方面具有潜在的应用。
Claims (4)
1.一种2，2’-联吡啶-4，4’-二羧酸与稀土金属铽构筑的金属有机配合物的光催化性能研究。具体的2，2’-联吡啶-4，4’-二羧酸与稀土金属铽构筑的配合物的制备步骤如下：
将Tb(NO3)3·6H2O(299.0mg，0.4mmol)、2，2’-联吡啶-4，4’-二羧酸(H2dcbpy)(97.8mg，0.4mmol)和N，N-二甲基甲酰胺(DMF)(10mL)混合后置于内衬为聚四氟乙烯的密闭不锈钢反应釜中，搅拌至全溶放入恒温烘箱中，在100℃条件下连续加热三天，然后以每小时10℃规律降温，过滤得到浅绿色的透亮晶体。
2.根据权利要求1所述的金属有机配合物材料，应用于罗丹明B的光催化降解。
3.权利要求2中的2，2’-联吡啶-4，4’-二羧酸与稀土金属铽构筑的金属有机配合物降解罗丹明B的具体步骤为：
选择长得较好的晶体干燥后研磨成粉末，称取20mg晶体粉末分散于80mL罗丹明B(10- 5M)水溶液中，在黑暗条件下搅拌40分钟使反应达到吸附-脱附平衡，然后在紫外灯下(氙灯、280W)照射6小时，每隔半小时取一次样。之后将取出的样品离心，吸取上层清液置于石英比色皿中，利用紫外-可见分光光度计测吸光度。其他条件的具体步骤同上。
4.根据权利要求3所述的应用，2，2’-联吡啶-4，4’-二羧酸与稀土金属铽构筑的金属有机配合物作为光催化剂在紫外光下对罗丹明B的降解率为6h内降解96.1％。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190405 |
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