一种多酸基镍配合物复合材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种多酸基镍配合物复合材料及其制备方法与应用，该复合材料NiPW由Wells-Dawson型阴离子[P2W18O62]6-和镍2,2’-联吡啶配合物阳离子[Ni(2,2’-bipyridine)3]6+构筑得到[Ni(2,2’-bipyridine)3][P2W18O62]。该多酸基镍配合物复合材料作为光催化材料，不仅具有很强的可见光活性、提高了对太阳光的利用率，而且易于回收、便于循环利用，降低成本。同时，该复合材料对诸多有机染料具有很好的降解作用，可用于处理有机染料废水。另外，本发明专利技术的制备方法简单易行、重现性好、易于实施、有利于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种多酸基镍配合物复合材料及其制备方法与应用
本专利技术涉及光催化材料
，尤其涉及一种多酸基镍配合物复合材料及其制备方法与应用。
技术介绍
随着工业的不断发展，人类本已有限的水资源受到日益严重的污染。除去水体中有毒有害的有机污染物成为环保领域的重要工作。传统的以混凝、沉淀、过滤、氯消毒为主的净水工艺对水体中浓度低、难降解的溶解性有机污染物的去除很不理想，不能满足安全饮用水水质的要求。20世纪80年代发展起来的光催化技术可以用来进行难降解有机废水处理以及光催化分解水制取氢气等。该技术以太阳光为能量来源，可实现有机物的降解、矿化，达到无害处理的要求，且绿色廉价，具有广阔的应用前景。多金属氧酸盐(Polyoxometalates，简写为多酸或POM)作为光催化剂引起更多科学家的关注。POM是一类含有钨、钼、钒、钽等金属原子和非金属原子的含氧多酸，其结构和组成十分丰富，可以通过调控其组分从而改变能带结构，有利于可见光光催化剂的发现。POM作为光催化剂具有明显的优点，活性高、选择性好、毒性小、廉价、对环境友好等。其光催化活性源于与TiO2等氧化物有相似的化学组成和电子属性，即有d0构型的过渡金属原子和氧原子。国内外许多研究者涉足了POM的催化化学研究，无论是从基础理论，还是到工业化应用开发研究都已取得了很大的成就。虽然POM在有机废水处理方面有广阔的应用前景，但低的可见光催化活性和太阳光利用率，限制了其潜在应用。为解决多酸对可见光利用率低的问题，CraigL.Hill课题组利用[Ru(bpy)3]2+作为敏化剂，拓宽了多酸材料吸收光的波长(QiushiYin,JeffreyMilesTan,ClaireBesson,YurriV.Geletii,DjamaladdinG.Musaev,AlekseyE.Kuznetsov,ZhenLuo,KenI.Hardcastle,andCraigL.Hill,Science,328,342-345,2010.)。LouisNadjo等利用多酸钌的化合物作为空穴牺牲剂，制备了对可见光有吸收的复合材料(AnneDolbecq,PierreMialane,BinetaKeita,LouisNadjo,J.Mater.Chem.,22,24509-24521,2012.)。YuexiangLi等用曙红Y染料敏化的α-[AlSiW11(H2O)O39]5-作为光催化剂，研究表明曙红Y染料与AlSiW11结合后不仅拓宽了激发光的波长，且有助于电荷的传输而提高光催化效率(XingLiu,YuexiangLi,ShaoqinPeng,GongxuanLu,andShubenLi,Int.J.HydrogenEnergy,37,12150-12157,2012.)。虽然这些材料提高了多酸材料对太阳光的利用率，但也存在明显的缺陷，如金属钌价格昂贵，不利于推广应用；曙红Y染料作为敏化剂自身易被氧化。
技术实现思路
本专利技术的第一目的是提供一种具有可见光活性、较好稳定性、环境友好型且易于回收利用的多酸基镍配合物复合材料。所述多酸基镍配合物复合材料，由Wells-Dawson型阴离子P2W18O626-和镍2,2’-联吡啶配合物阳离子[Ni(2,2’-bipyridine)3]6+通过氢键构筑形成[Ni(2,2’-bipyridine)3][P2W18O62]，用NiPW表示。其中，NiPW可以Na2WO4·2H2O、NiCl2·6H2O、H3PO4、2,2’-bipyridine和水为原料，利用水热法制备得到。本专利技术的第二目的是提供该复合材料的制备方法。所述多酸基镍配合物复合材料的制备方法，包括如下步骤：将Na2WO4·2H2O、NiCl2·6H2O和2,2’-bipyridine按照物质的量比(12-15)：(2-5)：(4-6)混合后后，加入质量分数为85％的H3PO40.1-0.3ml和去离子水16-20ml进行搅拌，并用NaOH溶液调节pH值为2-4之间，然后将上述混合物置于高压釜中，在150-180℃温度下水热4-6天，经过1-3天的时间逐步降至室温，即得到所述复合材料NiPW。本专利技术的第三目的是提供该复合材料的应用。该复合材料主要用于光催化降解有机染料。其中，上述有机染料为甲基橙、甲基蓝、玫瑰红、刚果红或与前述具有相同生色团的有机染料。进一步地，上述复合材料用于光催化降解有机染料废水。有益效果：本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：该多酸基镍配合物复合材料作为光催化材料，不仅具有很强的可见光活性、提高了对太阳光的利用率，而且易于回收、便于循环利用，降低成本。同时，该复合材料对诸多有机染料具有很好的光催化降解作用，可用于处理有机染料废水。另外，本专利技术的制备方法简单易行、重现性好、易于实施、有利于工业化生产。附图说明图1是本专利技术多酸基镍配合物复合材料的紫外-可见漫反射光谱；图2是本专利技术多酸基镍配合物复合材料的粉末衍射图谱(a)和模拟的衍射图谱(b)。图3是本专利技术多酸基镍配合物复合材料作为光催化剂对甲基橙溶液的吸光度与光照射时间的关系。图4是本专利技术多酸基镍配合物复合材料对甲基橙溶液的脱色率与光照射时间的关系。具体实施方式：下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步说明。本专利技术的多酸基镍配合物复合材料是首次合成的，由Wells-Dawson型阴离子P2W18O626-和镍2,2’-联吡啶配合物阳离子[Ni(2,2’-bipyridine)3]6+构筑，得到[Ni(2,2’-bipyridine)3][P2W18O62]，简写为NiPW。NiPW可采用水热法是制备，简单可靠，具体为：实施例1：将Na2WO4·2H2O(0.429g,1.30mmol)，NiCl2·6H2O(0.049g,0.21mmol)，2,2’-bipyridine(0.075g,0.48mmol)混合后，加入0.2mlH3PO4(85％)和H2O(18ml)混合搅拌，并用2MNaOH溶液调节pH值为2.5之间，然后将混合物置于25ml的高压釜中，在160℃水热5天，经过2天的时间逐步降至室温，即可得目标产物，产率为55％。将产物于玛瑙研钵中研磨后，即得到能用于可见光光催化的杂多酸材料NiPW。实施例2：NiPW制备方法与实施例1基本相同，不同之处为：Na2WO4·2H2O、NiCl2·6H2O和2,2’-bipyridine按照物质的量比12：2：4混合，加入H3PO4(85％)0.2ml和H2O16ml，150℃温度下水热4天，经过1天的时间逐步降至室温。实施例3：NiPW制备方法与实施例1基本相同，不同之处为：Na2WO4·2H2O、NiCl2·6H2O和2,2’-bipyridine按照物质的量比15：5：6混合，加入H3PO4(85％)0.3ml和H2O20ml，180℃温度下水热6天，经过3天的时间逐步降至室温。采用德国布鲁克公司的BrukerSmartII单晶X-射线衍射仪进行单晶结构解析，结果表明该杂多酸材料NiPW由Wells-Dawson型阴离子[P2W18O62]6-和镍2,2’-联吡啶配合物阳离子[Ni(2,2’-bipyridine)3]6+通过氢键构筑成三维结构。运用ELementarVar本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多酸基镍配合物复合材料，其特征在于：该复合材料NiPW由Wells‑Dawson型阴离子P2W18O626‑和镍2,2’‑联吡啶配合物阳离子[Ni(2,2’‑bipyridine)3]6+通过氢键构筑得到[Ni(2,2’‑bipyridine)3][P2W18O62]。

【技术特征摘要】
1.一种多酸基镍配合物复合材料，其特征在于：该复合材料NiPW由Wells-Dawson型阴离子P2W18O626-和镍2,2’-联吡啶配合物阳离子[Ni(2,2’-bipyridine)3]6+通过氢键构筑得到[Ni(2,2’-bipyridine)3][P2W18O62]。2.根据权利要求1所述多酸基镍配合物复合材料，其特征在于：所述复合材料NiPW以Na2WO4·2H2O、NiCl2·6H2O、2,2’-bipyridine、H3PO4和水为原料，利用水热法制备得到。3.根据权利要求1所述多酸基镍配合物复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：将Na2WO4·2H2O、NiCl2·6H2O和2,2’-bipyridine按照物质的量...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宏训，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32