二-(3,5-二羧基苯基)-對苯二甲醯胺銅配合物的光催化性能的製作方法
2023-10-30 19:23:02 1
二-(3,5-二羧基苯基)-對苯二甲醯胺銅配合物的光催化性能的製作方法
【專利摘要】本發明是以二-(3，5-二羧基苯基)-對苯二甲醯胺銅配合物及其硝酸銀改性後的複合材料進行了光催化降解羅丹明B的性能研究。研究結果表明，單獨硝酸銀和配合物的可見光降解羅丹明B的效果一般，但是經過硝酸銀改性後，配合物對羅丹明B的光催化降解性能得到明顯改善，從原來的44％提高到72％。
【專利說明】二 -(3，5- 二羧基苯基)-對苯二甲醯胺銅配合物的光催化性能
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種過渡金屬銅配合物及其硝酸銀改性複合材料的光催化性能研究。
【背景技術】
[0002]環境汙染和能源短缺是當前人類面臨的重大挑戰，亦是我國實施可持續發展戰略優先考慮的重大課題。隨著我國可持續發展戰略的實施以及加入WTO和持久性有機汙染物(POPS)公約，有毒難降解有機汙染物的汙染問題已成為我國亟待解決的問題之一，因此研究有毒難降解有機汙染物降解新技術，對緩解我國日益嚴峻的環境壓力和實現社會可持續發展有重要意義。光催化可將低密度的太陽光能轉化為高密度的化學能、電能，同時可以直接利用低密度的太陽光降解和礦化水和空氣中的各種汙染物，所以光催化在環境淨化和新能源開發方面具有巨大的潛力。利用光催化可以實現通過熱反應得不到的化學反應，通過光強、光波長可控制反應速度和選擇性，這一方法可在室溫下充分利用太陽光，具有低成本、無汙染的優點，對於從根本上解決環境和能源短缺問題具有不可估量的意義。
[0003]金屬有機配合物具有很好的催化活性和選擇性，因此，近年來人們也把目光瞄向了金屬有機配合物催化劑的研究，而且金屬有機配合物具有氧化能力強、降解完全、能耗低、易於合成和催化劑可回收等優點，引起了廣大研究者的極大興趣，也為環境汙染治理提出了新的理念和途徑。Wei Meng等人合成的過渡金屬鎘配合物可用於降解陰離子有機染料甲基橙。實驗結果表明，該鎘配合物在可見光的照射下降解率達到了 67% (Wei Meng.et.al.，Cryst.Growth&Des.2014，14，730-738)。和傳統光催化劑不同，MOFs 作為光催化劑，具有可調控合成和循環利用，綠色無汙染等特點，是一類很有發展前景的光催化材料。本發明探究了以二 _(3，5- 二羧基苯基)對苯二甲醯胺為配體與過渡金屬銅鹽合成的金屬有機配合物，並研究了該配合物及其硝酸銀改性後的複合材料在光催化降解羅丹明B中的應用。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於提供一種可降解有機染料的新型技術。通過水熱/溶解熱方法，製備金屬有機配合物，並以其作為光催化劑應用於有機汙染物的催化降解。
[0005]為實現上述目的，本發明採用下述技術方案:
[0006]本發明採用溶劑熱法製備了二 -(3，5_ 二羧基苯基)對苯二甲醯胺和過渡金屬銅鹽形成的金屬有機配合物，其分子式為[Cu2(L) (H2O)2] xG (G =溶劑分子DMF) (L =二-(3，5- 二羧基苯基)-對苯二甲醯胺)，其具體製備過程為:
[0007]將二 - (3，5- 二羧基苯基)對苯二甲醯胺、Cu (NO3) 2.3H20、DMF、水和濃HNO3置於聚四氟乙烯內襯不鏽鋼的反應釜中密封，在85°C下反應三天後逐漸降至室溫，得到藍色透明晶體，過濾，所得產物用DMF洗滌，室溫乾燥。
[0008]本發明的金屬有機銅配合物作為光催化劑降解羅丹明B的步驟為:將SOmL的羅丹明B溶液置於石英燒杯中，加入二 - (3，5- 二羧基苯基)-對苯二甲醯胺銅配合物，在黑暗狀態下攪拌40min，達到吸附-脫附平衡，取樣一次。然後在500W汞燈照射下反應，，每隔Ih取樣一次。然後進行離心，測定樣品的紫外可見吸收光譜。
[0009]通過對二 -(3，5- 二羧基苯基)_對苯二甲醯胺銅配合物的光催化實驗研究表明，該配合物對羅丹明B有一定的降解作用，降解率為44 %。為了進一步提高二 - (3，5- 二羧基苯基)-對苯二甲醯胺銅配合物的降解率，我們對配合物進行了硝酸銀的改性實驗，具體過程如下:
[0010]稱取二-(3，5-二羧基苯基)-對苯二甲醯胺銅配合物溶解於乙醇中，用鋁箔包住避光，再加入硝酸銀，超聲。在黑暗狀態下，攪拌，然後在500W汞燈下照射，最後將上述溶液過濾，沉澱分別用蒸餾水、乙醇洗滌，在70°C下乾燥24h。
[0011]同理，對硝酸銀改性後的複合材料進行了光催化性能的研究，實驗步驟同上。我們還測定了單獨硝酸銀對羅丹明B的降解曲線。
[0012]以上所有實驗結果表明，通過硝酸銀改性可以增強配合物在可見光區的光催化活性，大大提高了羅丹明B的降解率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1 配合物[Cu2 (L) (H2O) 2] xG (G =溶劑分子 DMF)的 XRD 圖；
[0014]圖2 二 _(3，5-二羧基苯基)_對苯二甲醯胺銅配合物降解目標汙染物羅丹明B的紫外可見光譜圖；
[0015]圖3 二 - (3，5- 二羧基苯基)-對苯二甲醯胺銅配合物硝酸銀改性複合材料降解目標汙染物羅丹明B的紫外可見光譜圖；
[0016]圖4單獨硝酸銀降解目標汙染物羅丹明B的紫外可見光譜圖；
[0017]圖5不同條件下，羅丹明B的降解率圖；
【具體實施方式】
[0018]實施例1:二-(3,5-二羧基苯基)_對苯二甲醯胺銅配合物的製備
[0019]將二-(3，5_二羧基苯基)對苯二甲醯胺(0.0246g), Cu(NO3)2.3H20(0.0242g),8mLDMF (N，N- 二甲基甲醯胺)，3mL水和4滴濃HNO3置於聚四氟乙烯內襯不鏽鋼的反應釜中密封，在85°C下反應三天後逐漸降至室溫，得到藍色透明晶體，過濾，將產物用DMF洗滌，室溫乾燥，產率70%。通過圖1XRD可以看出，此配合物與文獻Baishu Zheng, et al.,CrystEngComm, 2013，15，3517-3520的相同，我們進行了其光催化性質的研究。
[0020]實施例2:二-(3，5_ 二羧基苯基)_對苯二甲醯胺銅配合物硝酸銀改性複合材料的製備
[0021]稱取0.1g二-(3，5_二羧基苯基)_對苯二甲醯胺銅配合物溶解於1mL乙醇中，用鋁箔包住避光，再加入1mg硝酸銀，超聲lOmin。在黑暗狀態下，攪拌30min，然後在500W汞燈下照射2h，最後將上述溶液過濾，沉澱分別用蒸餾水、乙醇洗滌3次，在70°C下乾燥24h。
[0022]實施例3:二 -(3，5_ 二羧基苯基)_對苯二甲醯胺銅配合物的光催化性能研究
[0023]將80mL I X l(T5mol/L的羅丹明B溶液置於石英燒杯中，加入20mg 二 - (3，5_ 二羧基苯基)-對苯二甲醯胺銅配合物，在黑暗狀態下，攪拌40min，達到吸附-脫附平衡，取樣一次。然後在500W汞燈照射下反應，每隔Ih取樣一次，共取樣8次。取樣結束後，對其進行離心，測定其紫外可見吸收光譜，如圖2所示。結果表明，二 - (3，5- 二羧基苯基)-對苯二甲醯胺銅配合物降解羅丹明B的比率為44%。
[0024]實施例4:二 -(3，5_ 二羧基苯基)_對苯二甲醯胺銅配合物經硝酸銀改性後複合材料的光催化性能研究
[0025]將80mL I X l(T5mol/L的羅丹明B溶液置於石英燒杯中，加入20mg 二-(3，5_ 二羧基苯基)-對苯二甲醯胺銅經硝酸銀改性後複合材料，在黑暗狀態下，攪拌40min，達到吸附-脫附平衡，取樣一次。然後在500W汞燈照射下反應，每隔Ih取樣一次，共取樣8次。取樣結束後，對其進行離心，測定其紫外可見吸收光譜，如圖3所示。結果表明，二-(3，5_ 二羧基苯基)-對苯二甲醯胺銅配合物經硝酸銀改性的複合材料對羅丹明B的降解率達到了72%，與二 -(3，5- 二羧基苯基)_對苯二甲醯胺銅配合物相比，提高了 28%，降解效果得到了明顯的改善。
[0026]實施例5:單獨硝酸銀的光催化性能研究
[0027]將80mL I X l(T5mol/L的羅丹明B溶液置於石英燒杯中，加入1mg硝酸銀，在黑暗狀態下攪拌40min，達到吸附-脫附平衡，取樣一次。然後在500W汞燈照射下反應，每隔Ih取樣一次，共取樣8次。取樣結束後，對其進行離心，測定紫外可見吸收光譜，如圖4所示。結果表明，單獨硝酸銀對羅丹明B的降解率僅為29%。圖5給出了不同條件下羅丹明B的降解情況。從圖中可以看出，二 _(3，5-二羧基苯基)-對苯二甲醯胺銅配合物和單獨硝酸銀的光催化效果一般，但是通過硝酸銀改性之後其光催化效果大大提高，這是由於硝酸銀具有很好的可見光反應能力，能夠產生更多的電子空穴對，通過與配合物的協同作用可以有效地提高配合物的光催化性能。
【權利要求】
1.一種二-(3，5-二羧基苯基)-對苯二甲醯胺銅配合物及其硝酸銀改性後複合材料的光催化性能研究。具體的二 - (3，5- 二羧基苯基)-對苯二甲醯胺銅配合物進行硝酸銀改性的步驟如下: 稱取0.1g 二(3, 5-二羧基苯基)-對苯二甲醯胺銅配合物溶解於1mL乙醇中，用招箔包住避光，再加入1mg硝酸銀，超聲lOmin。在黑暗狀態下，攪拌30min，然後在500W汞燈下照射2h，最後將上述溶液過濾，沉澱分別用蒸餾水、乙醇洗滌3次，在70°C下乾燥24h。
2.根據權利要求1所述的配合物及其硝酸銀改性的複合材料，應用於羅丹明B的光催化降解。
3.權利要求2中的二- (3，5- 二羧基苯基)-對苯二甲醯胺銅配合物光催化降解羅丹明B的具體步驟為: 將80mL I X 10_5mOl/L的羅丹明B溶液置於石英燒杯中，加入20mg 二 - (3，5- 二羧基苯基)-對苯二甲醯胺銅配合物，在黑暗狀態下，攪拌25?60min，達到吸附-脫附平衡，取樣一次。然後在500W汞燈照射下反應，每隔Ih取樣一次，共取樣8次。將所得樣品進行離心，測其紫外可見吸收光譜。
4.權利要求2中的二- (3，5-二羧基苯基)-對苯二甲醯胺銅配合物經硝酸銀改性後複合材料光催化降解羅丹明B的具體步驟為JfSOmL lX10_5mol/L的羅丹明B溶液置於石英燒杯中，加入20mg 二 - (3，5- 二羧基苯基)-對苯二甲醯胺銅配合物經硝酸銀改性後複合材料，在黑暗狀態下，攪拌25?60min，達到吸附-脫附平衡，取樣一次。然後在500W汞燈照射下反應，每隔Ih取樣一次，共取樣8次。將所得樣品進行離心，測其紫外可見吸收光譜。
5.根據權利要求3、4所述的應用，二_(3，5- 二羧基苯基)_對苯二甲醯胺鋅配合物作為光催化劑對羅丹明B的降解率為44%，經硝酸銀改性後複合材料的降解率達到72%。
【文檔編號】C02F1/32GK104353498SQ201410729187
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年12月1日 優先權日:2014年12月1日
【發明者】王鳳勤, 王成苗, 王澤川, 龔紅君, 趙永男 申請人:天津工業大學