一种Pr‑MOFs晶体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Pr‑MOFs晶体材料，由六水合硝酸镨与2,6‑吡啶二羧酸通过水热法,反应后经酒精、水洗涤，干燥制得。其制备方法包括以下步骤：1）反应液的配制，取六水合硝酸钴加入蒸馏水中磁力搅拌得到澄清的硝酸钴溶液，再取2,6‑吡啶二羧酸加入无水乙醇中磁力搅拌得到澄清的2,6‑吡啶二羧酸溶液，然后上述两种溶液混合得到反应液；2）Pr‑MOFs晶体材料的制备，反应液装入反应釜后置于烘箱中反应，将反应产物在一定条件下过滤、洗涤、干燥即可。本发明专利技术在模拟可见光条件下催化亚甲基蓝催化降解率达85~90%。由于本发明专利技术制备材料新颖，工艺简单，成本较低，催化降解性能优秀，因此在催化降解、吸附、传感等方面有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种Pr-MOFs晶体材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及光催化领域，具体涉及一种Pr-MOFs晶体材料及其制备方法和应用。
技术介绍
环境问题是当代社会面临的重大问题之一，在环境治理与保护方面光催化技术早在上世纪就得到广泛关注。目前，研究最多的是半导体材料作为催化剂。早期使用较多的如硫化镉（CdS）和氧化锌（ZnO），但是由于这两种材料化学性质不稳定，会在催化过程中产生光溶解，溶出有害的金属离子，所以应用范围得到限制；二氧化钛（TiO2），氧化锡（SnO2），二氧化锆（ZrO2）等因其氧化能力强，化学性质稳定，是当前应用广泛的材料；但与此同时，TiO2催化剂由于其量子效率较低、电子空穴负荷率高、且只能利用占太阳光能量中4%的紫外辐射等缺点，极大地限制了其应用范围，因此开发出在可见光下结构和性能都稳定的新型光催化剂成为光催化研究的一个新热点。金属有机框架化合物（MOFs）是由无机金属中心（金属离子或离子簇）与桥连的有机配体通过自组装相互连接形成的一类具有周期性网络结果的晶态多孔材料。因其自身具有的特殊性质，具有规整有序、高比表面积和孔径可控的多孔材料，广泛应用在气体存储、分离、催化、传感等领域。因此，在样品制备方面，MOFs展现了巨大的优势和潜在的应用。[MaterialsScienceandTechnology,2014,30,1598-1612]。
技术实现思路
本专利技术针对现有光催化技术中利用可见光范围能量效率低等问题，利用金属有机框架化合物自身具有特性，通过传统水热法合成新型材料。本专利技术的目的是提供一种Pr-MOFs晶体材料制备方法目前对于该种材料尚未有报道，且未见有将该种材料应用于光催化降解有机污染物的应用实例。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种Pr-MOFs晶体材料制备方法，包括以下步骤：步骤1）反应液的配制，取六水合硝酸钴加入蒸馏水中磁力搅拌得到澄清的硝酸钴溶液，再取2,6-吡啶二羧酸加入无水乙醇中磁力搅拌得到澄清的2,6-吡啶二羧酸溶液，然后上述两种溶液混合，混合的比例为六水合硝酸钴与2,6-吡啶二羧酸溶液的物质的量之比为1:(1~4)，水浴30~60℃条件下超声处理5~30min。步骤2）Pr-MOFs晶体材料的制备，将步骤1）的反应液装入反应釜置于100~180℃烘箱反应24~72h，反应结束后，控制烘箱以5~10℃/min降至室温，静置处理1~3d，过滤产物再经蒸馏水和无水乙醇分别洗涤1~5次，置于50~100℃烘箱干燥12~36h，得到Pr-MOFs晶体材料。本专利技术所具备的技术效果通过以下实验进行证实：粉末X射线衍射分析：本专利技术Pr-MOFs晶体材料的粉末X射线衍射分析是在BrukerD8Advance型X射线衍射仪上进行。实验条件为：电压为40kV，电流为40mA，扫描范围为10~50°。实验测试后与理论模拟图谱相比，结果表明该材料相结构纯度高，表明材料的结晶性好。红外吸收光谱测定：本专利技术Pr-MOFs晶体材料的红外吸收光谱测定是在NICOLET6700型红外光谱仪上进行的。实验条件为：将待测样品与KBr提前干燥2h,按照1:100的比例研磨、压片进行测试分析，扫描波数范围为400~4000cm-1。所得实验结果分析得，金属离子与有机配体成功配位，生成Pr-MOFs晶体材料。可见光范围内催化亚甲基蓝降解实验：本专利技术Pr-MOFs晶体材料的可见光范围内催化亚甲基蓝降解实验按如下步骤进行：1）将5mg复合材料放入100mL浓度为10mg/L的亚甲基蓝溶液中，混合物在暗环境下搅拌1h达到吸脱附平衡；2）将混合液放入自制光催化反应器内，使用带水冷效果的石英烧杯保持溶液温度在25℃并持续搅拌，用300W氙灯照射样品；3）定时用带滤膜的针管取样3ml，检测亚甲基蓝溶液吸光度变化。所得实验结果表明本专利技术所制备的Pr-MOFs晶体材料在模拟可见光条件下表现出较高的亚甲基蓝催化降解能力，120min降解率达85~90%。本专利技术相对于现有技术，具有以下优点：一、本专利技术采用水热法合成，实验操作简单，产物相结构规整，产率高达80~84%。二、本专利技术在催化亚甲基蓝降解，降解率高，室温条件条件下，120min降解率达到85~90%。因此，本专利技术与现有技术相比具有更优良的催化效率，在催化领域具有广阔的应用前景。附图说明图1为实施例中Pr-MOFs晶体材料理论模拟与实际测试的粉末X射线衍射图谱；图2为实施例中有机配体2,6-吡啶二羧酸与Pr-MOFs晶体材料的红外吸收光谱；图3为实施例中所制备的Pr-MOFs晶体材料在可见光范围内催化亚甲基蓝降解过程随时间变化曲线图；图4为实施例中所制备的Pr-MOFs晶体材料在可见光范围内催化亚甲基蓝降解速率图。具体实施方式本专利技术通过实施例，结合说明书附图对本
技术实现思路
作进一步详细说明，但不是对本专利技术的限制。实施例一种Pr-MOFs晶体材料的制备方法：步骤（1）反应液的配制，称取435.01mg六水合硝酸镨加入15ml蒸馏水磁力搅拌得到澄清的硝酸钴溶液，再称取167.1mg2,6-吡啶二羧酸加入8ml无水乙醇磁力搅拌得到澄清的2,6-吡啶二羧酸溶液，然后上述两种溶液混合在40℃水浴条件下超声处理15min得到反应液。步骤（2）Pr-MOFs晶体材料的制备，将步骤（1）的反应液装入反应釜置于160℃烘箱反应72h，反应结束后，控制烘箱以5℃/min降至室温，静置处理2d，过滤产物再经蒸馏水和无水乙醇分别洗涤3次，置于80℃烘箱干燥24h，得到Pr-MOFs晶体材料。实施例中Pr-MOFs晶体材料的相结构测试，结果如图1所示，对比实际测的材料的XRD谱图与采用Mercury软件对单晶测试数据模拟所得标准XRD谱图，主要的衍射峰位置相同，说明晶体材料具有高的纯度。实施例中Pr-MOFs晶体材料与有机配体2,6-吡啶二羧酸的红外吸收光谱测试结果如图2所示，二者峰位变化，经查官能团红外吸收峰位手册证明金属与配体官能团结合成功，所合成材料为所述Pr-MOFs晶体材料。实施例中Pr-MOFs晶体材料经研磨后测试其降解亚甲基蓝，降解过程随时间变化曲线如图3所示，亚甲基蓝的吸收波长在661nm,随着时间的增加，亚甲基蓝的吸光度逐渐降低，表明亚甲基蓝的浓度逐渐降解，120min后降解率高达86.74%。实施例中的Pr-MOFs晶体材料在可见光范围内催化亚甲基蓝降解速率曲线如图4所示，80min内降解速率成线性降低，且表明本专利技术具有较快的降解速率。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Pr‑MOFs晶体材料，其特征在于：由六水合硝酸镨与2,6‑吡啶二羧酸通过水热法,反应后经酒精、水洗涤，干燥得到Pr‑MOFs晶体材料。

【技术特征摘要】
1.一种Pr-MOFs晶体材料，其特征在于：由六水合硝酸镨与2,6-吡啶二羧酸通过水热法,反应后经酒精、水洗涤，干燥得到Pr-MOFs晶体材料。2.根据权利要求1所述的Pr-MOFs晶体材料，其特征在于：所述Pr-MOFs晶体材料为晶体结构。3.根据权利要求1所述的Pr-MOFs晶体材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1）反应液的配制，取六水合硝酸钴加入蒸馏水中磁力搅拌得到澄清的硝酸钴溶液，再取2,6-吡啶二羧酸加入无水乙醇中磁力搅拌得到澄清的2,6-吡啶二羧酸溶液，然后上述两种溶液以一定比例，在一定条件下混合得到反应液；步骤2）Pr-MOFs晶体材料的制备，将步骤1）所得反应液装入反应釜后置于烘箱中，在一定条件下反应，将反应产物在一定条件下过滤、洗涤、干燥，得到Pr-MOFs晶体材料。4.根据权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙立贤，张晨晨，徐芬，韦思跃，于芳，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西,45