一种具有纳米笼结构的多酸基金属有机框架晶态材料及其制备方法和应用_2

文档序号:9641340阅读:来源:国知局
染料在160min时的吸收光谱图;
[0024] 图8为化合物的粉末衍射图谱,图8中1为参加可见光催化反应后实施例一制备 的具有纳米笼结构的多酸基金属有机框架晶态材料的X-射线粉末衍射谱图;2为参加紫外 光催化反应后实施例一制备的具有纳米笼结构的多酸基金属有机框架晶态材料的X-射线 粉末衍射谱图;3为实施例一制备的具有纳米笼结构的多酸基金属有机框架晶态材料的实 验X-射线粉末衍射谱图,4为实施例一制备的具有纳米笼结构的多酸基金属有机框架晶态 材料的模拟X-射线粉末衍射谱图。
【具体实施方式】
[0025] 本发明技术方案不局限于以下所列举【具体实施方式】,以下所列举【具体实施方式】, 仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员 应当理解,仍然可以对本发明进行修改或等同替换,以达到相同的技术效果。只要满足使用 需要,都在本发明的保护范围内。
【具体实施方式】 [0026] 一:本实施方式是一种具有纳米笼结构的多酸基金属有机框架晶 态材料的化学式为Ag 1Q(tta)4(H20)4(SiWIv1QW v204。),其中,tta为四氮唑;晶系为四方;空间 群为 I-4m2;单胞参数为 tFl4.】98(5)A,/)=丨4·198(5)Α,c=12.297(5)A,卜:.247')(2)八,α = 90°,β = 90°,γ = 90°,Z = 2。
[0027] 本实施方式所述的Agl。(tta) 4 (H2O) 4 (SiWIv1(]Wv204。)中IV代表W的化合价为+4价, V代表W的化合价为+5价。
[0028] 与现有技术相比,本实施方式具有如下特点:
[0029] 本实施方式采用简单的水热合成技术,首次利用多齿配体四氮唑、硅钨酸成功制 备了具有纳米笼结构的多酸基金属有机框架晶态材料;单晶X射线衍射结果表明,本实施 方式制备的具有纳米笼结构的多酸基金属有机框架晶态材料不仅具有新颖的金属有机纳 米笼结构,而且还具有目前多酸领域最高连接结构,即每个SiW 12多酸簇连接24个金属Ag ; 可见光条件下,本实施方式制备的具有纳米笼结构的多酸基金属有机框架晶态材料作为非 均相催化剂,对罗丹明B有机染料的降解有优异的催化作用,2. 5小时,罗丹明B染料的降解 率即可达81. 4%,远高于对比实验即不加入本实施方式制备的具有纳米笼结构的多酸基金 属有机框架晶态材料的罗丹明B染料的降解率24. 5% ;催化反应前后化合物的稳定性好, 非均相催化,易回收和多次使用。
[0030] 本实施方式可获得一种具有纳米笼结构的多酸基金属有机框架晶态材料。
【具体实施方式】 [0031] 二:本实施方式是一种具有纳米笼结构的多酸基金属有机框架晶态 材料的制备方法是按以下步骤完成的:
[0032] -、制备pH值为2. 5的反应液:将硅钨酸、金属银盐、四氮唑和矿化剂溶解到蒸馏 水中,得到反应液;将反应液的pH值调节至2. 5,得到pH值为2. 5的反应液;
[0033] 步骤一中所述的硅钨酸与金属银盐的摩尔比为0.1 : (I. 0~2. 0);
[0034] 步骤一中所述的硅钨酸与四氮唑的摩尔比为0. 1: (0. 4~1. 0);
[0035] 步骤一中所述的硅钨酸与矿化剂的摩尔比为0. 1: (0. 2~0. 8);
[0036] 步骤一中所述的硅钨酸的物质的量与蒸馏水的体积比为0. lmmol: (IOmL~ 12mL);
[0037] 二、将pH值为2. 5的反应液加入到聚四氟乙烯反应釜中,再在温度为160°C下反应 3天,降温冷却至室温得到红色多面体块状晶体,即为具有纳米笼结构的多酸基金属有机框 架晶态材料;
[0038] 步骤二中所述的具有纳米笼结构的多酸基金属有机框架晶态材料的化学式为 Ag1Q(tta)4(H20)4(SiW Iv1QWv204。),其中,tta为四氮唑;晶系为四方;空间群为I-4m2 ;单胞参 数为"=M. 198(5)Α,Λ= 14」98(5)A,t'= 12.297(5)A,【,=2479(2)Α, α = 90。,β = 90。,γ =90°,Z = 2〇
[0039] 与现有技术相比,本实施方式具有如下特点:
[0040] 本实施方式采用简单的水热合成技术,首次利用多齿配体四氮唑、硅钨酸成功制 备了具有纳米笼结构的多酸基金属有机框架晶态材料;单晶X射线衍射结果表明,本实施 方式制备的具有纳米笼结构的多酸基金属有机框架晶态材料不仅具有新颖的金属有机纳 米笼结构,而且还具有目前多酸领域最高连接结构,即每个SiW 12多酸簇连接24个金属Ag ; 可见光条件下,本实施方式制备的具有纳米笼结构的多酸基金属有机框架晶态材料作为非 均相催化剂,对罗丹明B有机染料的降解有优异的催化作用,2. 5小时,罗丹明B染料的降解 率即可达81. 4%,远高于对比实验即不加入本实施方式制备的具有纳米笼结构的多酸基金 属有机框架晶态材料的罗丹明B染料的降解率24. 5% ;催化反应前后化合物的稳定性好, 非均相催化,易回收和多次使用。
[0041]
【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】二的不同点是:步骤一中所述的金 属银盐为硝酸银、醋酸银或硫酸银。其他与【具体实施方式】二相同。
【具体实施方式】 [0042] 四:本实施方式与二或三的不同点是:步骤一中所述 的矿化剂为均苯三甲酸和偏钒酸胺的混合物;所述的矿化剂中均苯三甲酸与偏钒酸胺的质 量比为I: (1~4)。其他与二或三相同。
【具体实施方式】 [0043] 五:本实施方式与二至四的不同点是:步骤一中所述 的硅钨酸与金属银盐的摩尔比为0. 1:1. 5。其他与二至四相同。
【具体实施方式】 [0044] 六:本实施方式与二至五的不同点是:步骤一中所述 的硅钨酸与四氮唑的摩尔比为0. 1:1。其他与二至五相同。
【具体实施方式】 [0045] 七:本实施方式与二至六的不同点是:步骤一中所述 的硅钨酸与矿化剂的摩尔比为0. 1:0. 8。其他与二至六相同。
【具体实施方式】 [0046] 八:本实施方式与二至七的不同点是:步骤一中所述 的硅钨酸的物质的量与蒸馏水的体积比为0. lmmol: 12mL。其他与二至七相 同。
【具体实施方式】 [0047] 九:本实施方式与二至八的不同点是:步骤一中将反 应液的pH值调节至2. 5是使用0· lmol/L~2mol/L HCl溶液和0· lmol/L~2mol/L NaOH 溶液调节得到的。其他与二至八相同。
【具体实施方式】 [0048] 十:本实施方式是一种具有纳米笼结构的多酸基金属有机框架晶态 材料作为光催化剂在可见光下降解罗丹明B有机染料。
[0049] 本实施方式将具有纳米笼结构的多酸基金属有机框架晶态材料作为非均相催化 剂,对罗丹明B有机染料的降解有优异的催化作用。
[0050] 在250W高压汞灯紫外光照射下,经过照射HOmin后,不加本实施方式中具有纳 米笼结构的多酸基金属有机框架晶态材料的空白罗丹明B溶液自身的催化效率为26. 1 %, 而加入本实施方式中具有纳米笼结构的多酸基金属有机框架晶态材料的光催化降解率为 90. 6% ;
[0051] 在500W氙灯可见光照射下,经过照射HOmin后,不加本实施方式中具有纳米笼 结构的多酸基金属有机框架晶态材料的空白罗丹明B有机染料溶液自身的催化效率仅为 24. 5%,而加入本实施方式中具有纳米笼结构的多酸基金属有机框架晶态材料的光催化降 解率为81. 4%。
[0052] 本实施方式中具有纳米笼结构的多酸基金属有机框架晶态材料催化反应前后化 合物的稳定性好,非均相催化,易回收和多次使用。
[0053] 采用以下实施例验证本发明的有益效果:
[0054] 实施例一:一种具有纳米笼结构的多酸基金属有机框架晶态材料的制备方法,是 按以下步骤完成的:
[0055] -种具有纳米笼结构的多酸基金属有机框架晶态材料的制备方法是按以下步骤 完成的:
[0056] 一、制备pH值为2. 5的反应液:将0· Imol硅钨酸、I. 5mol金属银盐、0· 5mol四氮 唑和0.1mol均苯三甲酸和0. 2mol偏钒酸铵溶解到12mL蒸馏水中,得到反应液;使用Imol/ L NaO
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