一种零价银掺杂的银基配位聚合物及其制备方法和应用技术

一种银基配位聚合物和一种零价银掺杂的银基配位聚合物光催化降解甲基橙及其制备方法与应用，属于配位聚合物技术领域，针对光催化降解甲基橙催化剂活性低、光生载流子易于复合等缺陷，本发明专利技术提供了一种银基配位聚合物，其分子式为[Ag3(psa)(4,4

【技术实现步骤摘要】
一种零价银掺杂的银基配位聚合物及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于配位聚合物材料


技术介绍

[0002]水资源污染是当今全人类普遍面临的严峻问题之一，其中环境中的有机染料对水资源的污染影响较为严重。有机染料不仅毒性大而且具有致癌性，它们的化学稳定性和在自然界中难降解的特性对人类健康和生态系统的可持续性构成严重威胁，因此迫切需要开发一种方法来去除水体中的有机染料。常见的去除有机染料的方法有吸附法、膜分离法、离子交换法、和光催化法，在这些方法中，光催化法所需成本低，效率高，因此成为处理水体中有机染料污染较为理想的方法。
[0003]近年来，配位聚合物(CPs)由于具有多样的配位模式和别致的空间结构，使得它作为一种高效的光催化剂被广泛应用于CO2还原、制氢、Cr(VI)还原以及有机污染物的降解。然而，CPs作为光催化剂具有较大的带隙，通常只能吸收可见光，这大大降低了太阳能的利用率。由于Ag0具有等离子体效应，与CPs结合时可以表现出较高的光催化活性和较强的光稳定性。此外，Ag
‑
CPs具有丰富的Ag
+
位点，通过原位光还原法可以将Ag0掺杂到CPs中，提高催化剂的电荷载流子分离效率，增强光催化降解染料性能。

技术实现思路

[0004]为了解决目前处理水体中有机染料污染成本高、效率低等缺陷，本专利技术提供了一种零价银掺杂的银基配位聚合物，该配位聚合物的前驱物分子式为[Ag3(psa)(4,4
’‑
bpy)6]n
·/>nOH
·
2nCH3OH
·
2nH2O，前驱物中部分Ag
+
通过汞灯光照原位光还原为Ag0，形成零价银掺杂的银基配位聚合物。
[0005]该分子式中psa代表苯基丁二酸盐，4,4
’‑
bpy代表4,4
’‑
联吡啶；该配位聚合物属于三斜晶系中的P1空间群，且结构中存在着独立的一维链与二维层。
[0006][0007]该Ag
‑
CP前驱物中不对称单元是由有3个中心Ag
+
、3个4,4
’‑
bpy和1个spa、2个甲醇分子和2个水分子和1个羟基离子组成；其中Ag1、Ag2离子为四配位，同时与两个来自spa中的氧原子和两个来自4,4
’‑
bpy的氮原子配位；Ag3离子为二配位，与两个来自4,4
’‑
bpy的氮
原子配位；Ag1、Ag2分别与4,4
’‑
bpy形成一个一维链状结构，两个一维链通过spa分子桥连形成一个沿ac面的无限二维层。
[0008]值得注意的是，二配位的Ag3通过4,4
’‑
bpy分子的连接形成一个一维链状结构。独立的一维链与二维层进一步通过4,4
’‑
bpy苯环间π
‑
π堆积作用最终形成复杂的三维超分子结构，苯环质心间的距离为
[0009][0010]前驱物中部分Ag
+
通过汞灯光照原位光还原为Ag0，形成零价银掺杂的银基配位聚合物。
[0011]零价银掺杂的银基配位聚合物前驱物的制备方法具体步骤如下：
[0012]将AgNO3(0.5mmol,0.085g)，H2psa(0.25mmol,0.05g)和4,4
’‑
bpy(0.5mmol,0.079g)放入50mL的烧杯中，再加入10mL水和入10mL甲醇，放在磁力搅拌器上搅拌，滴加氨水至溶液澄清。在室温下避光放置，并用保鲜膜封口，通过缓慢蒸发溶液，析出黄色块状晶体，即为[Ag3(psa)(4,4
’‑
bpy)6]n
·
nOH
·
2nCH3OH
·
2nH2O。
[0013]零价银掺杂的银基配位聚合物的制备方法具体步骤如下：
[0014]将100mg前驱物加入到装有100mL去离子水的光化学反应器中，在汞灯下分别光照0.5h～2h，经过滤、干燥，得到不同含量零价银掺杂的银基配位聚合物。
[0015]该配位聚合物可以用作光催化剂，可以实现可见光催化降解水中甲基橙。
[0016]本专利技术的有益效果：
[0017]本专利技术采用溶液挥发法成功制备了零价银掺杂的银基配位聚合物。通过原位光还原法在所制备的前驱物晶体中负载Ag0，实现提高CPs的光催化降解活性。在零价银掺杂的银基配位聚合物系列光催化剂中，汞灯预照射1h得到的产品(JLNU
‑
91/1)在可见光照射下具有最高的降解活性，光催化120min后甲基橙降解率可以达到78％。此外，催化剂的用量对光催化活性也起着至关重要的作用，20mg的JLNU
‑
91/1降解活性最高。通过捕获实验和ESR测试，证明了
·
O2‑
、
·
OH和h
+
为主要活性物种。光催化活性的增强可归功于CPs中Ag
+
还原为Ag0，加速了e
‑
和h
+
的有效分离，因此可以高效降解甲基橙(MO)。此外，JLNU
‑
91/1光催化剂即使在可见光照射下进行四次光催化循环实验后仍然具有较高的降解活性，表明其具有高的稳定性。
附图说明
[0018]图1JLNU
‑
91及JLNU
‑
91/x的XRD谱图；
[0019]图2(a)JLNU
‑
91,(b)JLNU
‑
91/1,(c)光催化后JLNU
‑
91/1的SEM图；(d)JLNU
‑
91/1的HRTEM图；
[0020]图3JLNU
‑
91/1的XPS:总谱(a)，C 1s(b)，N 1s(c)，O 1s(d)，Ag 3d(e)谱图；
[0021]图4(a)JLNU
‑
91及衍生材料的UV
‑
vis DRS；(b)JLNU
‑
91和JLNU
‑
91/1带隙图；
[0022]图5JLNU
‑
91TG曲线；
[0023]图6JLNU
‑
91及JLNU
‑
91/x对MO的光催化降解曲线(a)和一级动力学曲线(b)；
[0024]图7JLNU
‑
91/1用量对光催化活性的影响；
[0025]图8(a)JLNU
‑
91/1光催化降解MO的循环实验；(b)JLNU
‑
91/1光催化降解MO前后的XRD图；
[0026]图9可见光下JLNU
‑
91/1降解MO的活性物种捕获实验；
[0027]图10可见光下降解MO的ESR：JL本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种零价银掺杂的银基配位聚合物，其特征在于，该配位聚合物前驱物的分子式为[Ag3(psa)(4,4
’‑
bpy)6]
n
·
nOH
·
2nCH3OH
·
2nH2O，式中部分Ag前驱物中部分Ag
+
通过汞灯光照原位光还原为Ag0，形成零价银掺杂的银基配位聚合物；分子式中psa代表苯基丁二酸盐，4,4
’‑
bpy代表4,4
’‑
联吡啶；该配位聚合物属于三斜晶系中的P1空间群，且结构中存在着独立的一维链与二维层；配位聚合物前驱物不对称单元是由有3个中心Ag
+
、3个4,4
’‑
bpy和1个spa、2个甲醇分子和2个水分子和1个羟基离子组成；其中Ag1、Ag2离子为四配位，同时与两个来自spa中的氧原子和两个来自4,4
’‑
bpy的氮原子配位；Ag3离子为二配位，与两个来自4,4
’‑
bpy的氮原子配位；Ag1、Ag2分别与4,4
’‑
bpy形成一个一维链状结构，两个一维链通过spa分子桥连形成一个沿ac面的无限二维层；二配位的Ag3通过4,4
’‑
bpy分子的连接形成一个一维链状结构；独立的一维链与二维层进一步通过4,4
’‑
bpy苯环间π
‑
π堆积作用最终形成复杂的三维超分子结构，苯环质心间的距离为。2.如权利要求1所述的银基配位聚合物的制备方法，其特征在于，其制备方法具体步骤如下：1)将0.5mmol AgNO3，0.25mmol H2psa和0.5mmol 4,4
’‑
bpy放入50mL的烧杯中，再加入10mL水和入10mL甲醇，放在磁力搅拌器上搅拌，滴加氨水至溶液澄清；在室温下避光放置，并用保鲜膜封口，通过缓慢蒸发溶液，析出黄色块状晶体即所述的银基配位聚合物；2)将100mg前驱物加入到装有100mL去离子水的光化学反应器中，在汞灯下分别光照0.5h～2h，经过滤、干...

【专利技术属性】
技术研发人员：周实，姜维，刘博，周天瑜，车广波，
申请(专利权)人：吉林师范大学，
类型：发明
国别省市：