一种铜过渡金属有机框架材料的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种铜过渡金属有机框架材料的制备方法及应用，所述铜过渡金属有机框架材料的制备方法具体包括以下步骤：将Cu(SO4)2·

【技术实现步骤摘要】
一种铜过渡金属有机框架材料的制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及有机材料领域，尤其涉及一种铜过渡金属有机框架材料的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]近年来，为了预防和治疗由微生物引起的各种疾病，许多抗生素被不合理的应用在医学上。在环境中残留的抗生素导致全球大范围内遭受水体污染。环丙沙星(CIP)、呋喃西林(NFZ)和奥硝唑(ODZ)是生活中常见的几种抗生素，通常作为抗菌药被大量应用于药物治疗中。
[0003]研究表明，使用的抗生素几乎一半被释放到环境中，因为它们不能被动物和人类充分利用，而残留在环境中的抗生素又对人类和动物的健康造成威胁，最终对全球生态环境系统造成威胁。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种铜过渡金属有机框架材料的制备方法与应用，该铜过渡金属有机框架材料可以作为光催化剂，具有良好的光催化性能，可以作为潜在的光催化剂催化降解水中的抗生素污染物。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0006]一种铜过渡金属有机框架材料的制备方法，包括铜过渡金属有机框架材料，铜过渡金属有机框架材料的化学式为
[0007][Cu2(bip)2(SO4)2(H2O)2]，该化合物的分子量为840.75，其中bip为3,5
‑
双(1
‑
咪唑)吡啶，bip的结构式如式I所示：
[0008][0009]所述铜过渡金属有机框架材料的制备方法具体包括以下步骤：将0.037gCu(SO4)2·
5H2O和0.023g3,5
‑
双(1
‑
咪唑)吡啶(bip)溶于水和乙腈的混合液中，搅拌30min后将混合液转移至25ml的聚四氟乙烯反应釜中，然后将反应釜转移到不锈钢容器中，加热至120℃保温72h，然后以5℃/h的速度冷却至室温，制得绿色晶体。
[0010]其中bip为3,5
‑
双(1
‑
咪唑)吡啶，该化合物的不对称单元是由2个金属Cu
2+
、2个配位的3,5
‑
双(1
‑
咪唑)吡啶、4个配位水分子和2个配位的SO
42
‑
组成。
[0011]在一个优选的方案中，所述铜过渡金属有机框架材料属于三斜晶系中的P
‑
1空间
群，晶胞参数为：
[0012]β＝101.1540(10)
°
,γ＝90.1950(10)
°
，所述铜过渡金属有机框架材料的结构式中的Cu1原子与两个不同含氮3,5
‑
双(1
‑
咪唑)吡啶配体中的两个氮原子、一个配位SO
42
‑
中的一个氧原子以及两个配位水分子中的氧原子形成五配位的三角双锥构型，所述两个不同含氮配体中的两个氮原子分别为N1和N10；所述一个SO
42
‑
中的氧原子为O1，所述两个配位水分子中的两个氧原子分别为O9和O10；Cu2原子与不同含氮3,5
‑
双(1
‑
咪唑)吡啶配体中的两个氮原子、一个配位SO
42
‑
中的一个氧原子以及两个配位水分子中的氧原子形成五配位的三角双锥构型，所述两个不同含氮配体中的两个氮原子分别为N5和N6；所述一个SO
42
‑
中的氧原子为O5，所述两个配位水分子中的两个氧原子分别为O11和O12。
[0013]在一个优选的方案中，所述三角双锥构型的N1和N10占据三角双锥的轴向位置，O1、O9和O10占据三角双锥的三个赤道顶点，三角双锥中Cu
‑
N的键长为和Cu
‑
O的键长为O
‑
Cu
‑
N和O
‑
Cu
‑
O的键角分别为86.69(16)
°
～92.83(16)
°
和117.04(19)
°
～139.21(18)
°
，N
‑
Cu
‑
N的键角为178.60(17)
°
和179.52(17)
°
；3,5
‑
双(1
‑
咪唑)吡啶(bip)配体单齿桥连(μ2‑
η1:η1)与Cu
2+
配位，配位水分子与金属Cu
2+
离子配位(μ1‑
η2)，相邻的Cu
2+
通过3,5
‑
双(1
‑
咪唑)吡啶桥连链接形成零维环状结构，3,5
‑
双(1
‑
咪唑)吡啶配体的N8和配位水分子中的H12B通过氢键的方式链接形成一维结构，一维结构再通过弱作用力形成三维超分子结构，所述水和乙腈的混合溶液中水和乙腈的体积比为1：1，所述3,5
‑
双(1
‑
咪唑)吡啶配体和Cu(SO4)2·
5H2O的摩尔比为1.5：1。
[0014]在一个优选的方案中，该化合物的分子式为C
22
H
29
Cu2N
10
O
13.5
S2。
[0015]一种铜过渡金属有机框架材料的应用，所述铜过渡金属有机框架材料在光催化降解水中污染物抗生素中的应用，且抗生素包含：环丙沙星(CIP)、呋喃西林(NFZ)和奥硝唑(ODZ)。
[0016]由上可知，一种铜过渡金属有机框架材料的制备方法，包括铜过渡金属有机框架材料，铜过渡金属有机框架材料的化学式为[Cu2(bip)2(SO4)2(H2O)2]，该化合物的分子量为840.75，其中bip为3,5
‑
双(1
‑
咪唑)吡啶，所述铜过渡金属有机框架材料的制备方法具体包括以下步骤：将0.037gCu(SO4)2·
5H2O和0.023g3,5
‑
双(1
‑
咪唑)吡啶(bip)溶于水和乙腈的混合液中，搅拌30min后将混合液转移至25ml的聚四氟乙烯反应釜中，然后将反应釜转移到不锈钢容器中，加热至120℃保温72h，然后以5℃/h的速度冷却至室温，制得绿色晶体。本专利技术提供的铜过渡金属有机框架材料的制备方法及应用具有以下技术效果：
[0017]1、本专利技术制备的铜过渡金属有机框架材料在382℃以内可以维持稳定。
[0018]2、本专利技术制备的铜过渡金属有机框架材料可作为光催化剂，用于对水中污染物抗生素的光催化降解，紫外光照50min后对CIP的降解率为36.95％，对NFZ的降解率为84.19％，对ODZ的降解率为30.06％。
[0019]3、金属有机框架材料(MOFs)是通过有机桥连配体和无机金属离子的结合构成的有序网络结构，通常具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜过渡金属有机框架材料的制备方法，包括铜过渡金属有机框架材料，其特征在于，铜过渡金属有机框架材料的化学式为[Cu2(bip)2(SO4)2(H2O)2]，其中bip为3,5
‑
双(1
‑
咪唑)吡啶，该化合物的不对称单元是由2个金属Cu
2+
、2个配位的3,5
‑
双(1
‑
咪唑)吡啶、4个配位水分子和2个配位的SO
42
‑
组成，该化合物的分子量为840.75，其中bip为3,5
‑
双(1
‑
咪唑)吡啶，bip的结构式如式I所示：所述铜过渡金属有机框架材料的制备方法具体包括以下步骤：将0.037g Cu(SO4)2·
5H2O和0.023g 3,5
‑
双(1
‑
咪唑)吡啶(bip)溶于水和乙腈的混合液中，搅拌30min后将混合液转移至25ml的聚四氟乙烯反应釜中，然后将反应釜转移到不锈钢容器中，加热至120℃保温72h，然后以5℃/h的速度冷却至室温，制得绿色晶体。2.根据权利要求1所述的一种铜过渡金属有机框架材料的制备方法，其特征在于，所述铜过渡金属有机框架材料属于三斜晶系中的P
‑
1空间群，晶胞参数为：α＝93.8810(10)
°
,β＝101.1540(10)
°
,γ＝90.1950(10)
°
。3.根据权利要求1所述的一种铜过渡金属有机框架材料的制备方法，其特征在于，所述铜过渡金属有机框架材料的结构式中的Cu1原子与两个不同含氮3,5
‑
双(1
‑
咪唑)吡啶配体中的两个氮原子、一个配位SO
42
‑
中的一个氧原子以及两个配位水分子中的氧原子形成五配位的三角双锥构型，所述两个不同含氮配体中的两个氮原子分别为N1和N10；所述一个SO
42
‑
中的氧原子为O1，所述两个配位水分子中的两个氧原子分别为O9和O10；Cu2原子与不同含氮3,5
‑
双(1
‑
咪唑)吡啶配体中的两个氮原子、一个配位SO
42
‑
中的一个氧原子以及两个配位水分子中的氧原子形成五配位的三角双锥构型，所述两个不...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军，严美华，路璐，王广莉，马仁敏，熊敏，
申请(专利权)人：四川轻化工大学，
类型：发明
国别省市：