新型铜-金属有机框架材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种新型铜‑金属有机框架材料及其制备方法和应用，该新型铜‑金属有机框架材料的分子式为{[Cu2(L

【技术实现步骤摘要】
新型铜-金属有机框架材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及有机框架材料，具体地，涉及一种新型铜-金属有机框架材料及其制备方法和应用。
技术介绍
金属有机框架(MOFs)材料，是由具有桥联作用的有机配体与可作为金属结点的无机金属离子，通过配位键连接构建的无限网络结构。其中，有机桥联配体的种类繁多，为构筑无限网络结构的配合物提供了很大的可能。由于配合物的结构多样，因此不仅会受到温度的影响，还包括有机配体、金属离子等许多因素对其所产生的共同影响。目前，MOFs材料作为光催化剂，非均相催化降解有机染料等污染物的报道还不是很多。因此，该专利技术的新型铜-金属有机框架材料的制备是有必要的。罗丹明B(RhB)，也可看作是碱性紫，又叫玫瑰红B，是一种有机染料。目前，该染料在工业废水中仍大量存在着，严重影响了广大人民群众的身体健康，对环境也是一种莫大的伤害。据调查结果显示，该染料不仅有毒，而且也曾被疑为致癌物。因此快速降解RhB已刻不容缓。由于罗丹明B的挥发性很差，且较易溶于水，利用一般的方法难以处理，所以需要寻找其他可靠的技术与方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新型铜-金属有机框架材料及其制备方法和应用，该新型铜-金属有机框架材料具有优异的光催化性能和热稳定性，同时该制备方法具有操作简便、重现性好和条件温和的特点，进而使得该新型铜-金属有机框架材料能够大范围地应用于染料的光催化降解。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种新型铜-金属有机框架材料，该新型铜-金属有机框架材料的分子式为{[Cu2(L2-)2(DMF)2](DMF)}n，其中，L2-为去质子化的2,2'-双(4-羧基苯基)六氟丙烷，DMF为N,N-二甲基甲酰胺，n为正整数。本专利技术还提供了一种上述的新型铜-金属有机框架材料的制备方法，其特征在于，包括：将铜源、2,2'-双(4-羧基苯基)六氟丙烷于溶剂中进行溶剂热反应；其中，溶剂含有DMF。本专利技术提供了一种如上述的新型铜-金属有机框架材料在光催化降解有机染料中的应用。在上述技术方案中，本专利技术以2,2'-双(4-羧基苯基)六氟丙烷为主配体，DMF为辅配体以及溶剂与铜源进行反应，进而制得铜-金属有机框架材料{[Cu2(L2-)2(DMF)2](DMF)}n；该铜-金属有机框架材料具有优异的光催化性能，主要是通过具有强氧化作用的自由基，与污染物发生取代反应，最终生成CO2和H2O；或是自由基与污染物之间发生电子转移，最后生成无机非金属离子，进而使得该铜-金属有机框架材料能够光催化降解有机染料；同时该铜-金属有机框架材料具有优异的热稳定性，从而使得该铜-金属有机框架材料具有广泛应用前景。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为实施例1中配合物的单晶衍射的椭球图；椭球机率为30％。氢原子和晶格溶剂被省略以示清晰；对称操作：#1＝-x,1-y,-z；#2＝x,-y,-0.5+z；#3＝-x,-1+y,-0.5-z；图2为实施例1中配合物沿bc面的二维平面示意图(省略H原子、配位DMF和晶格DMF以示清晰)；图3为实施例1中配合物的的空间伸展示意图(省略H原子、配位DMF和晶格DMF以示清晰)；图4为实施例1中配合物的热重分析图；图5a为实施例1中配合物的紫外-可见吸收光谱图；图5b为实施例1中配合物紫外-可见吸收的动力学曲线图；图5c为实施例1中配合物紫外-可见吸收的对ln(Ct/C0)～Kt曲线进行线性拟合关系图；图5d为实施例1中配合物对罗丹明B的转化率图；图6为实施例1中配合物的晶体的X-射线粉末衍射谱图。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术提供了一种新型铜-金属有机框架材料，该新型铜-金属有机框架材料的分子式为{[Cu2(L2-)2(DMF)2](DMF)}n，其中，L2-为去质子化的2,2'-双(4-羧基苯基)六氟丙烷，DMF为N,N-二甲基甲酰胺，n为正整数。在本专利技术中，新型铜-金属有机框架材料中铜离子的具体配位方式以及结构可以在宽的范围内选择，但是为了使得其具有更优异的光催化性能和热稳定性，优选地，新型铜-金属有机框架材料中存在一种配位环境的铜离子，标记为Cu1；Cu1为轻微扭曲的八面体构型，每个Cu1都与五个氧原子和一个Cu(II)离子配位，其中四个氧原子分别独立地来自四个L2-配体，另一个氧原子来自配位分子DMF；两个Cu离子与10个O共同组成轮桨结构的次级构筑单元。在本专利技术中，新型铜-金属有机框架材料的晶型可以在宽的范围内选择，但是为了使得其具有更优异的光催化性能和热稳定性，优选地，新型铜-金属有机框架材料属于单斜晶系，C2/c空间群，晶胞参数分别为：α＝90.00°，β＝120.471(2)°，γ＝90.00°。本专利技术还提供了一种上述的新型铜-金属有机框架材料的制备方法，其特征在于，包括：将铜源、2,2'-双(4-羧基苯基)六氟丙烷于溶剂中进行溶剂热反应；其中，溶剂含有DMF。在上述制备方法中，溶剂热反应的具体条件可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高反应速率以及新型铜-金属有机框架材料的产率，优选地，溶剂热反应满足以下条件：反应温度为60-80℃，发应时间为48-72h。在上述制备方法中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高反应速率以及新型铜-金属有机框架材料的产率，优选地，铜源、2,2'-双(4-羧基苯基)六氟丙烷的摩尔比为10：0.5-3。在上述制备方法中，溶剂的具体组成以及配比可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高反应速率以及新型铜-金属有机框架材料的产率，优选地，溶剂由DMF和水组成，DMF和水的体积比为2-5：1；在上述制备方法中，溶剂的用量可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高反应速率以及新型铜-金属有机框架材料的产率，优选地，铜源、溶剂的用量比为0.1mmol：4-8mL。在本专利技术中，铜源的具体种类可以在宽的范围内选择，但是从溶解性以及成本上考虑，优选地，铜源选自Cu(NO3)2·3H2O、Cu(CH3COO)2、CuSO4·5H2O和CuCl2·2H2O中的至少一者；在本专利技术中，为了进一步使得各原料之间充分接触进而提高反应速率以及新型铜-金属有机框架材料的产率，优选地，在溶剂热反应之前，该制备方法还包括：将原料进行超声震荡3-5min；在本专利技术中，溶剂热反应之后的后处理可以有多重方式，如直接过滤、离心或者溶剂自然挥发等，但是为了缩短反应流程以及提高产物的纯度，优选地，在溶剂热反应之后，该制备方法还包括：将体系然降温，冷却至15-25℃后固液分离，然后将固体进行自然干燥以制得型铜-金属有机框架材料。本专利技术提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型铜‑金属有机框架材料，其特征在于，所述新型铜‑金属有机框架材料的分子式为{[Cu2(L2‑)2(DMF)2](DMF)}n，其中，L2‑为去质子化的2,2'‑双(4‑羧基苯基)六氟丙烷，DMF为N,N‑二甲基甲酰胺，n为正整数。

【技术特征摘要】
1.一种新型铜-金属有机框架材料，其特征在于，所述新型铜-金属有机框架材料的分子式为{[Cu2(L2-)2(DMF)2](DMF)}n，其中，L2-为去质子化的2,2'-双(4-羧基苯基)六氟丙烷，DMF为N,N-二甲基甲酰胺，n为正整数。2.根据权利要求1所述的新型铜-金属有机框架材料，其中，所述新型铜-金属有机框架材料中存在一种配位环境的铜离子，标记为Cu1；所述Cu1为轻微扭曲的八面体构型，每个Cu1都与五个氧原子和一个Cu(II)离子配位，其中四个氧原子分别独立地来自四个L2-配体，另一个氧原子来自配位分子DMF；两个Cu离子与10个O共同组成轮桨结构的次级构筑单元。3.根据权利要求1所述的新型铜-金属有机框架材料，其中，所述新型铜-金属有机框架材料属于单斜晶系，C2/c空间群，晶胞参数分别为：α＝90.00°，β＝120.471(2)°，γ＝90.00°。4.一种如权利要求1-3中任意一项所述的新型铜-金属有机框架材料的制备方法，其特征在于，包括：将铜源、2,2'-双(4-羧基苯基)六氟丙烷于溶剂中进行溶剂热反应；其中，所述溶剂含有DMF。5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述溶剂热反应满足以下条件：反应温度为60-80℃，发应时间为48-72h。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：季长春，尹丽，贺学益，杨光，韩素军，白秀芳，盛恩宏，
申请(专利权)人：安徽师范大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34