一种锆基金属骨架催化剂及其制备和在紫外-可见光下降解四环素的应用制造技术

本发明专利技术公开一种锆基金属骨架催化剂及其制备和在紫外

【技术实现步骤摘要】
一种锆基金属骨架催化剂及其制备和在紫外
‑
可见光下降解四环素的应用


[0001]本专利技术属于高分子材料领域，具体涉及一种锆基金属骨架催化剂及其制备和在紫外
‑
可见光下降解四环素的应用。

技术介绍

[0002]四环素(TC)作为一种有效的抗生素，已经广泛应用于制药工业和畜牧业。抗生素在环境中分布广、浓度高，造成的污染越来越受到人们关注。由于四环素芳香环结构稳定，在人和动物体内的代谢范围非常有限，残留物会通过尿液和粪便释放到水生生态系统中，对生态环境构成威胁。因此，迫切需要开发具有成本效益和无污染的技术来解决四环素残留的问题。光催化是解决这些问题的一种很有前途的技术，因为它具有高效和环境友好的独特优点。设计一种适合用于环境的光催化剂是非常有意义的。
[0003]金属有机框架(MOF)是近几十年来研究的具有高密度原子分散活性金属位点的多孔光催化剂。由金属簇节点和有机连接体构成的MOFs在气体分离、存储、传感和催化方面受到了极大的关注，因为它们在多孔性能和化学功能方面具有丰富的设计灵活性。近几年来人们研究出用于光催化方面的MOFs越来越多。目前MOFs用于光催化水分解、污染物降解、CO2还原、氮气固定等(Wang.Q，et al.Inorg.Chem.Front.2020，7，300
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339)。
[0004]锆基金属有机框架(Zr
‑
MOF)具有较高比表面积，稳定性良好，合成简便等优点。Zr
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MOF被用于气体分离储存、有机合成、光催化等方面。常见的Zr基金属有机骨架有UiO
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66(Zr)通过水热法合成，在紫外
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可见光下添加牺牲剂的水溶液中进行光催化固氮。由于配体对苯二甲酸与ZrCl4合成的UiO
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66(Zr)对可见光不响应，本专利技术提出采用3,3
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，5,5
’‑
偶氮苯四羧酸合成了Zr基金属有机骨架(Zr
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abtc)。Zr
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abtc具有立方体形貌、微孔、巨大比表面积和宽的光响应范围，合成简便结构稳定有良好的应用前景。

技术实现思路

[0005]本专利技术的第一个目的是针对现有技术的不足，提供一种锆基金属骨架材料的制备方法。
[0006]该方法具体是：
[0007]步骤(1).将锆盐、3,3
’
，5,5
’‑
偶氮苯四羧酸配体溶解在N，N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)与甲酸的混合溶剂中，得到前驱体溶液；
[0008]作为优选，锆盐与3,3
’
，5,5
’‑
偶氮苯四羧酸配体的摩尔比为1:1；
[0009]作为优选，锆盐采用ZrCl4；
[0010]作为优选，锆盐与混合溶剂的用量比为0.2mmol：30mL；
[0011]作为优选，混合溶剂中N，N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)与甲酸的体积比为3:2；
[0012]步骤(2).将前驱体溶液放入聚四氟乙烯内胆的高压釜中100～150℃反应10～48h，离心出的橙色固体，用DMF、乙醇洗涤离心，真空干燥得Zr
‑
abtc。
[0013]本专利技术的第二个目的是提供一种锆基金属骨架材料，具有纳米级立方体形貌、微孔、巨大比表面积和宽的光响应范围。
[0014]本专利技术的第三个目的是提供一种锆基金属骨架材料在紫外
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可见光下对四环素直接降解的应用；具体是常温常压下，将锆基金属骨架材料和四环素溶液放入反应器中，超声使催化剂分散在水中，黑暗条件下搅拌一段时间后，随后用紫外
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可见光照射反应液。
[0015]本专利技术具有的有益效果是：
[0016]1.本专利技术制备出新型Zr
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MOF材料用于光催化降解四环素。
[0017]2.本专利技术制备的Zr
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MOF材料可以明显观察到具有纳米级长方体结构，对可见光响应。
附图说明
[0018]图1为Zr
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MOF材料扫描电子显微镜图；
[0019]图2为Zr
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MOF材料X射线衍射图；
[0020]图3为Zr
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MOF材料吸收光谱图；
[0021]图4为Zr
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MOF材料降解四环素效果图。
具体实施方式
[0022]如前所述，鉴于现有技术的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，提出了本专利技术的技术方案，其主要是依据至少包括：(1)本专利技术采用3,3
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，5,5
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偶氮苯四羧酸合成了对可见光响应的Zr基金属有机骨架(Zr
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abtc)。Zr
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abtc具有立方体形貌、微孔、巨大比表面积和宽的光响应范围，在紫外
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可见光下对四环素直接降解的应用。(2)本专利技术锆基金属骨架材料先进行避光处理，使得对四环素吸附达到饱和吸附，然后直接置于紫外
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可见光下光照，实现对四环素的高效降解。
[0023]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0024]一种锆基金属骨架材料的制备方法，所述锆基金属骨架材料具有纳米级立方体形貌、微孔、巨大比表面积和宽的光响应范围。具体是：
[0025]步骤(1).将锆盐、3,3
’
，5,5
’‑
偶氮苯四羧酸配体溶解在N，N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)与甲酸的混合溶剂中，得到前驱体溶液；
[0026]作为优选，锆盐与3,3
’
，5,5
’‑
偶氮苯四羧酸配体的摩尔比为1:1；
[0027]作为优选，锆盐采用ZrCl4；
[0028]作为优选，锆盐与混合溶剂的用量比为0.2mmol：30mL；
[0029]作为优选，混合溶剂中N，N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)与甲酸的体积比为3:2；
[0030]步骤(2).将前驱体溶液放入聚四氟乙烯内胆的高压釜中100～150℃反应10～48h，离心出的橙色固体，用DMF、乙醇洗涤离心，真空干燥得Zr
‑
abtc。
[0031]此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0032]下面结合具体实施例对本专利技术做进一步的分析。
[0033]实施例1.
[0034]Zr
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MOF制备：将0.2mmol ZrCl4、0,2mmol 3,3
’
，5,5
’‑
偶氮苯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锆基金属骨架材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤(1).将锆盐、3,3
’
，5,5
’‑
偶氮苯四羧酸配体溶解在N，N
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二甲基甲酰胺与甲酸的混合溶剂中，得到前驱体溶液；锆盐与3,3
’
，5,5
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偶氮苯四羧酸配体的摩尔比为1:1；步骤(2).将前驱体溶液放入聚四氟乙烯内胆的高压釜中100～150℃反应10～48h，离心出的橙色固体，用DMF、乙醇洗涤离心，真空干燥得Zr
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abtc。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于步骤(1)锆盐采用ZrCl4。3.根据权利要求1所述方法，其特征在于步...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑辉，陈良臣，屠雪薇，韩维航，章上福，
申请(专利权)人：杭州师范大学，
类型：发明
国别省市：