具有可见光催化性能的吡唑羧酸CoNi配合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了具有可见光催化性能的吡唑羧酸CoNi配合物及其制备方法和应用，属于材料科学技术领域。本发明专利技术构建了一种具有可见光条件下催化降解有机染料的吡唑羧酸Co/Ni掺杂配位聚合物，是利用1

【技术实现步骤摘要】
具有可见光催化性能的吡唑羧酸CoNi配合物及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于材料科学
，具体涉及具有可见光催化性能的吡唑羧酸CoNi配合物及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]水污染是全世界人类面临的严重环境问题，尤其是染料的生产和使用对水体造成了严重污染。与其他水处理技术(如离子交换，吸附等)相比，光催化技术是一种绿色环保、科学有效的方法，对于太阳光资源可以高效的利用。传统的以TiO2、ZnO、CdS、Fe2O3等为代表的传统半导体非均相光催化剂，但是这类催化剂有限的可调功能以及只能在紫外光激发下发生光催化反应，这些限制了它们在实际生产中的应用。现阶段，寻求新型高效的光催化剂是十分有意义的。

技术实现思路

[0003]为了解决现有光催化技术中大部分光催化剂不能有效利用太阳光波段中的可见光技术问题，而提供具有可见光条件下催化降解有机染料功能的Co/Ni掺杂配位聚合物及其制备方法和其在光催化降解有机染料中的应用，为光催化剂的制备提供新的思路。
[0004]在本专利技术中，金属有机配位聚合物(CPs)是由金属离子和有机配体通过配位键连结而成的新型晶态材料，其中有机配体和金属离子的密集和有序排列使吸收的光能在结构单元见传输，可以表现出光激发特性；且与传统的无机催化剂相比，金属有机配位聚合物中有大量有机配体和金属离子可供选择，且其有机配体可以根据需求进行设计合成，这促使这类材料的结构和功能的多样性和可调节性。
[0005]对于金属有机配位聚合物的构建，一方面通过引入不同的基团对有机配体进行修饰，使得有机配体的骨架更稳定且多样；另一方面，优化金属中心，通过掺杂两种或两种以上金属离子，利用金属离子间的协同作用，达到更好的催化效果。
[0006]1‑
羧甲基吡唑
‑4‑
羧酸是一类含N、O原子的有机配体，具有多个配位点，因此有很强的配位能力，能与不同的金属离子配位，形成各种金属有机配位聚合物；此外，1
‑
羧甲基吡唑
‑4‑
羧酸具有吡唑环的刚性和共轭结构，因此该类材料结构有着良好的稳定性，具有很好吸光能力。利用该配体制备的CoNi及其相互掺杂配位聚合物，可以将其用于在可见光催化降解有机染料的领域。
[0007]本专利技术提供了一种用于可见光催化降解有机染料的Co/Ni配位聚合物，所述配位聚合物是以1
‑
羧甲基吡唑
‑4‑
羧酸为由有机配体L，与金属配位制得；其中，金属包括Co和/或Ni；
[0008]其中，有机配体L的结构为：
[0009]在本专利技术的一种实施方式中，Co/Ni配位聚合物的单元结构为[ML(H2O)3]，其中，M＝Co
x
Ni1‑
x
，0≤x≤1。
[0010]在本专利技术的一种实施方式中，x具体可选0、0.4、1。
[0011]本专利技术公开的Co/Ni掺杂配位聚合物的单元结构的化学式为：
[0012][0013]其中，M为Co和/或Ni。
[0014]本专利技术公开的Co/Ni掺杂配位聚合物属于单斜晶系，P21/n空间群。不对称单元由一个M(II)离子，一个配体L2‑
和三个配位水分子组成。如图1所示，中心金属离子M(II)与来自两个不同配体的两个羧酸氧原子(O1，O4
i
)、一个氮原子(N2
i
)以及三个晶格水的氧原子(O5，O6，O7)配位，形成八面体构型。
[0015]其中，配体L2‑
的结构为：
[0016]本专利技术制备Co/Ni掺杂配位聚合物的方法为溶剂热发，包括如下步骤：
[0017]①
将金属盐、1
‑
羧甲基吡唑
‑4‑
羧酸分散在溶剂中，混匀，配置得到混合液；
[0018]②
将步骤
①
中的混合液移到水热釜中，在100
‑
140℃条件下反应72h；反应结束后，自然冷却至室温，过滤，洗涤，干燥，得到目标产物。
[0019]所述的金属盐包括Co盐和/或Ni盐；其中，Co盐选自六水合硝酸钴、六水合氯化钴；Ni盐选自六水合氯化镍、六水合硝酸镍。
[0020]所述的制备方法中的1
‑
羧甲基吡唑
‑4‑
羧酸与金属盐的摩尔比：H2L:M＝1：1。
[0021]所述的制备方法中反应溶剂为混合溶剂，为乙醇和水，或者N,N
‑
二甲基甲酰胺和水，或者N
‑
甲基吡咯烷酮和水。
[0022]所述的制备方法中反应溶剂的比例按照体积比计，为：乙醇：水＝4：1，N,N
‑
二甲基甲酰胺：水＝1：1，N
‑
甲基吡咯烷酮和水＝2：1。
[0023]本专利技术所述的Co/Ni掺杂配位聚合物的应用，该Co/Ni掺杂配位聚合无可作为催化剂，用于高效地催化降级有机染料；其中，有机染料包括刚果红(CR)。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的显著有限在于：
[0025]该Co/Ni掺杂配位聚合物的结构具有可调节性，稳定性能好，能在可见光条件有效的降解有机染料，可广泛应用于实际生产中，为有机染料的去除提供了新的思路。
附图说明
[0026]图1为本专利技术配位聚合物[ML(H2O)3]的不对称结构单元。
[0027]图2为本专利技术配位聚合物1、2、3的PXRD图谱。
[0028]图3为本专利技术实施例1中[NiL(H2O)3]光催化降解刚果红的紫外吸收图。
[0029]图4为本专利技术实施例2中[Co
0.4
Ni
0.6
L(H2O)3]光催化降解刚果红的紫外吸收图。
[0030]图5为本专利技术实施例3中[CoL(H2O)3]光催化降解刚果红的紫外吸收图。
[0031]图6为本专利技术实施例1
‑
3光催化降解刚果红的浓度变化速率图。
[0032]图7为本专利技术实施例1中[NiL(H2O)3]光催化降解刚果红三次循环过程后的浓度变化速率图。
[0033]图8为本专利技术实施例2中[Co
0.4
Ni
0.6
L(H2O)3]光催化降解刚果红三次循环过程后的浓度变化速率图。
[0034]图9为本专利技术实施例3中[CoL(H2O)3]光催化降解刚果红三次循环过程后的浓度变化速率图。
[0035]图10为本专利技术实施例2中[Co
0.4
Ni
0.6
L(H2O)3]光催化降解有机染料三次循环过程后PXRD图。
具体实施方式
[0036]以下结合具体实施例进一步描述本专利技术，但不限制本专利技术范围。
[0037]实施例1：
[0038]本专利技术配位聚合物1[NiL(H2O)3]的制备
[0039]称取NiCl2·
6H2O(0.1mm本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于可见光催化降解有机染料的Co/Ni配位聚合物，其特征在于，所述配位聚合物是以1
‑
羧甲基吡唑
‑4‑
羧酸为由有机配体L，与金属配位制得；其中，金属包括Co和/或Ni；其中，有机配体L的结构为：2.根据权利要求1所述的Co/Ni配位聚合物，其特征在于，Co/Ni配位聚合物的结构为[ML(H2O)3]；其中，M＝Co
x
Ni1‑
x
，0≤x≤1。3.根据权利要求2所述的Co/Ni配位聚合物，x选自0、0.4、1。4.根据权利要求2所述的Co/Ni配位聚合物，Co/Ni配位聚合物的单元结构为：其中，M为Co和/或Ni。5.一种制备权利要求1
‑
4任一项所述的Co/Ni配位聚合物的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)将金属盐、1
‑
羧甲基吡唑
‑4‑
羧酸分散在溶剂中，混匀，配置得到混合液；(2)将步骤(1)中所得混合液置于100
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：杨廷海，仇丽君，王淑凡，何顺生，王欣，陈超越，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：