含氮配体结构导向的铬铌氧簇晶态材料及制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及铌多酸过渡金属衍生物制备技术领域，公开了一种含氮配体结构导向的铬铌氧簇晶态材料及制备方法与应用。该铬铌氧簇晶态材料的分子式为K6[H4Cr2Nb8O

【技术实现步骤摘要】
含氮配体结构导向的铬铌氧簇晶态材料及制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及铌多酸过渡金属衍生物制备
，尤其涉及一种含氮配体结构导向的铬铌氧簇晶态材料及制备方法与应用。

技术介绍

[0002]多金属氧酸盐由于其丰富的分子结构以及在光、电、催化及磁化学等领域潜在的应用前景而受到化学家的广泛关注。而过渡金属具有良好的催化、磁性和光学特性，丰富的配位构型。将过渡金属引入到多金属氧酸盐体系中，可以调节多酸的能带结构，拓宽光谱吸收范围(从紫外区到可见区)，因此，设计合成过渡金属参与构筑的多金属氧酸盐一直是多酸化学家备受关注的研究领域。然而相对于以Mo，W，V为主要构成元素的多金属氧簇，过渡金属参与构筑的多铌氧酸盐的报道比较少，这是因为合成多铌氧酸盐的主要前驱体是[Nb6O
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]8‑
，该阴离子只能在pH很窄的碱性条件下稳定存在，而过渡金属恰恰相反，在碱性条件下一般会以氢氧化物的形式沉淀下来，这使得二者很难共存进而发生反应。到目前为止过渡金属参与构筑的同多铌酸盐的相关报道主要集中在铜(Chemistry
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A European Journal,2010,16:7082
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7086；Chemistry
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A European Journal,2007,13(31):8739
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8748)、钛(Angewandte Chemie International Edition,2008,120(47):5634
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>5636；Dalton Transactions,2009,15:2677
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2678)、钒(Chemical Communications,2012,48:103
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105；Chemical Communications,2014,50,6017
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6019)。如何调控有机配体的种类及比例来构筑高催化活性的光催化晶态材料仍然是一个巨大的挑战。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种含氮配体结构导向的铬铌氧簇晶态材料及制备方法与应用，通过简单的溶液反应即可制备得到铬铌氧簇晶态材料。该铬铌氧簇晶态材料作为催化剂在降解亚甲基蓝方面表现出优秀的催化活性。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种含氮配体结构导向的铬铌氧簇晶态材料，所述铬铌氧簇晶态材料的化学式为K6[H4Cr2Nb8O
28
]·
15H2O，所述铬铌氧簇晶态材料属于三斜晶系，空间群是P
‑
1，晶胞参数是：α＝102.2020(10)
°
，β＝93.5010(10)
°
，γ＝113.6280(10)
°
，
[0005]本专利技术还提供了一种上述的铬铌氧簇晶态材料的制备方法，包括以下步骤：
[0006]将CrCl3·
6H2O与邻菲罗啉通过络合制成铬配合物；将所述铬配合物加入K7HNb6O
19
·
13H2O水溶液中，调节pH＝10.8～12.5，在85～95℃条件下恒温反应2.5～4.5h，最后通过扩散法培养晶体，得到含氮配体结构导向的铬铌氧簇晶态材料K6[H4Cr2Nb8O
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]·
15H2O。
[0007]进一步的，所述制备方法中，邻菲罗啉和CrCl3·
6H2O的摩尔比为0.5～0.6:1。
[0008]进一步的，所述制备方法中，K7HNb6O
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·
13H2O水溶液的浓度为10～11g/L。
[0009]进一步的，所述制备方法中，CrCl3·
6H2O与所述K7HNb6O
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·
13H2O水溶液中的
K7HNb6O
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·
13H2O与的摩尔比为0.7～1:1。
[0010]本专利技术还提供了一种上述铬铌氧簇晶态材料或上述制备方法制备得到的铬铌氧簇晶态材料在光催化材料领域的应用。
[0011]与现有技术相比，本专利技术采取一种水浴与扩散相结合的合成策略，先将CrCl3·
6H2O与邻菲罗啉通过络合制成铬配合物，再将铬配合物滴加进K7HNb6O
19
·
13H2O水溶液中进行反应，最后通过扩散法培养晶体。本专利技术制备方法简单，原料易得，通过含氮配体结构导向的作用使得过渡金属铬参与多铌氧酸盐的构筑，形成了铬铌氧簇晶态材料，该材料可有效降解亚甲基蓝，3小时降解率达到93.35％。可应用于光催化材料领域。
附图说明
[0012]图1为本专利技术含氮配体结构导向的铬铌氧簇晶态材料的合成路线图；A为K7HNb6O
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·
13H2O中基本构筑块{Nb6O
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}的多面体图，B为K6[H4Cr2Nb8O
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]·
15H2O中基本构筑块{Cr2Nb8}的多面体图；
[0013]图2为K6[H4Cr2Nb8O
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]·
15H2O中基本构筑块{Cr2Nb8}的球棍图。
具体实施方式
[0014]为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。
[0015]本专利技术所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。
[0016]需要说明的是，以下实施例中所用到的试剂除了K7HNb6O
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·
13H2O是通过文献制备以外，其他可直接市场购买，且为分析纯，使用前未经过进一步纯化。
[0017]实施例1
[0018]本实施例提供一种含氮配体结构导向的铬铌氧簇晶态材料(K6[H4Cr2Nb8O
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]·
15H2O)，制备方法如下：
[0019]取1.3g K7HNb6O
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·
13H2O(0.95mmol)溶于120mL水中，得到K7HNb6O
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·
13H2O水溶液，另取0.26g CrCl3·
6H2O(0.98mmol)溶于5mL水中，并加入0.094g邻菲罗啉(0.52mmol)，得到铬配合物，将该铬配合物滴加入K7HNb6O
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·
13H2O水溶液中，调节pH＝10.8～12.5，封膜，在90℃下恒温反应3h得到溶液，将所得溶液采用试管扩散法培养晶体，即将溶液转移至10cm长的试管中(约占试管的1/3)，在溶液上方缓慢覆盖乙醇和水的混合溶液(体积之比1：3，总体积约占试管的1/3)，再在混合液上方加入纯乙醇体积约为1/3。静置约一周得到绿色棒状，该晶体即K6[H4Cr2Nb8O
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含氮配体结构导向的铬铌氧簇晶态材料，其特征在于，所述铬铌氧簇晶态材料的化学式为K6[H4Cr2Nb8O
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15H2O，所述铬铌氧簇晶态材料属于三斜晶系，空间群是P
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1，晶胞参数是：晶胞参数是：α＝102.2020(10)
°
，β＝93.5010(10)
°
，γ＝113.6280(10)
°
，2.权利要求1所述的铬铌氧簇晶态材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将CrCl3·
6H2O与邻菲罗啉通过络合制成铬配合物；将所述铬配合物加入K7HNb6O
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13H2O水溶液中，调节pH＝10.8～12.5，在85～95℃条件下恒温反应2.5～4.5h，最后通过扩散法培养晶体，得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁志结，毛庆辉，贾维妮，曹静，周凡，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：