一种光催化剂及其制备和降解苯砜类废水的应用制造技术

本发明专利技术公开一种光催化剂及其制备和降解苯砜类废水的应用，属于光催化材料技术领域；该光催化剂的化学表达式为[CoL(H2O)]

【技术实现步骤摘要】
一种光催化剂及其制备和降解苯砜类废水的应用


[0001]本专利技术涉及光催化材料
，具体涉及一种光催化剂及其制备和降解苯砜类废水的应用。

技术介绍

[0002]随着社会的快速发展，环境污染治理问题日益受到重视。苯酚、苯砜类物质在热敏纸，聚砜树脂和医药中间体领域用量很大，但是此类物质的生产过程中会有大量的废水产生，因废水中含盐量高且污染物浓度大，所以用生物降解、物理吸附、膜分离等方法进行废水处理就会导致成本过高的问题出现。光催化处理技术是一种可以直接利用太阳光将污染物降解的手段，废水的浓度和盐度对光催化降解过程影响不大，从环境操作条件和成本效益的角度来看，光催化技术可以被看作是一种最有效的污染物处理策略，其可用于高效去除废水中的污染物。
[0003]TiO2、ZnO、CdS等半导体光催化剂已被证实可以高效地将多种有机污染物降解为毒性较小的分子或是无害的CO2和H2O，但是这些半导体光催化剂存在带隙窄的问题，大多只能利用太阳光中的紫外部分，因此光催化降解效率并不十分理想。鉴于上述不足，寻找和开发新的光催化材料用于降解不同苯酚、苯砜类污染物成为了当前亟需解决的问题。
[0004]配位聚合物(CPs)是无机或含有金属阳离子中心金属有机聚合物借由有机配体相连的结构，其催化位点、光的吸收带及能带结构可调，因而对优化光催化性能十分有利，配合物半导体催化剂在光催化领域有着极大的应用潜力。
[0005]2,2
′‑
二氨基
‑
4,4
′‑
联苯二甲酸类配体材料是具有氨基和羧基双官能团的多齿有机配体，它不仅具有很好的配位能力以调控结构，也有较好光吸收系数，有助于扩展材料的光吸收范围，进而提高光催化性能。中国专利CN 111871465 B公开一种双配体金属有机骨架光催化剂及其制备方法，其通过引入金属卟啉和有机配体发挥协同作用，促进光生空穴和电子的分离，有效拓展了材料的光吸收范围，其所用有机配体包括含氨基的对苯二甲酸或含氨基的4,4
’‑
联苯二甲酸中的一种或多种。不过，该文件公开的金属有机骨架光催化剂主要用于光催化CO2，能否用于苯酚、苯砜类污染物的光催化降解及其能带来怎样的效果并不明确。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种光催化剂及其制备和降解苯砜类废水的应用，该光催化剂在常温、可见光条件下可高效地催化降解水体中的苯酚、苯砜类化合物，且该材料的合成方法简单，性能稳定，在光催化降解领域具有很好的潜在应用价值。
[0007]为了实现上述技术目的，本专利技术是通过以下技术方案来实现的：一种光催化剂，该光催化剂的化学表达式为[CoL(H2O)]n
，L为2,2
′‑
二氨基
‑
4,4
′‑
联苯二甲酸有机配体离子；该光催化剂的分子结构如下所示：
[0008][0009]进一步地，该光催化剂属于单斜晶系，P21/n空间群。
[0010]进一步地，该光催化剂的不对称单元相互连接，钴离子与2,2
′‑
二氨基
‑
4,4
′‑
联苯二甲酸配体离子相连接形成二维层状结构。
[0011]上述光催化剂的制备方法如下：
[0012](1)将2,2
′‑
二氨基
‑
4,4
′‑
联苯二甲酸溶于溶剂A中制成有机配体溶液；
[0013](2)将钴盐溶于溶剂B中制成钴盐溶液；
[0014](3)将钴盐溶液加入有机配体溶液中，混合均匀，将混合液置于烘箱中进行溶剂热反应，反应结束，冷却至室温，得目标产物。
[0015]进一步地，步骤(1)中，2,2
′‑
二氨基
‑
4,4
′‑
联苯二甲酸与溶剂A的摩尔体积比为0.1mmol:2～5mL，所用溶剂A为蒸馏水。
[0016]进一步地，步骤(2)中，所用钴盐为硝酸钴、氯化钴、乙酸钴中的一种或多种，所用溶剂B为蒸馏水。
[0017]进一步地，步骤(3)中，混合溶液中，2,2
′‑
二氨基
‑
4,4
′‑
联苯二甲酸与钴盐的摩尔比为1:0.8～1.2。
[0018]进一步地，步骤(3)中，进行溶剂热反应的温度为80～100℃，反应时间为1～2天。
[0019]上述光催化剂可应用在光催化降解领域，在可见光照射下，该光催化剂能够催化降解苯酚、苯砜类化合物。
[0020]进一步地，该光催化剂在可见光照射下催化降解苯酚、4
‑
苯砜基苯酚和2,4
‑
二苯砜基苯酚时，经3次循环使用后，催化降解效果和其本身的结构未有明显变化。
[0021]本专利技术的有益效果为：
[0022]1、本申请公开的光催化剂以2,2
′‑
二氨基
‑
4,4
′‑
联苯二甲酸为有机配体离子，钴离子与有机配体离子连接形成二维层状结构，该光催化剂在常温、可见光照射下可高效催化降解苯酚、4
‑
苯砜基苯酚和2,4
‑
二苯砜基苯酚这些酚砜类化合物，降解效率分别达到94.7％、90.1％和83.3％，在本领域具有很好的应用前景；
[0023]2、本申请公开的光催化剂材料的结构稳定，催化性能优越，可重复循环使用，经历多次循环后催化降解效率没有明显变化且聚合物的结构仍能保持稳定，这为光催化降解生产废水中的苯酚、苯砜类污染物提供了新的解决途径，也为本领域解决相应技术问题提供了新的思路；
[0024]3、本申请公开的光催化剂采用溶剂热法制备得到，制备工艺简单，反应条件温和可控，制备效率高，使得该类催化材料被推广使用成为可能。
附图说明
[0025]图1为实施例1
‑
3中制备的光催化剂的配位环境图；
[0026]图2为实施例1制备的光催化剂的红外光谱图；
[0027]图3为实施例1所制备的光催化剂的光催化降解效果图；
[0028]图4为实施例1
‑
3所制备的光催化剂的PXRD图；
[0029]图5为利用实施例1所制备的光催化剂进行循环降解实验三次后配合物的XRD图。
具体实施方式
[0030]以下实施例进一步说明本专利技术的内容，但不应理解为对本专利技术的限制。在不背离本专利技术实质的情况下，对本专利技术方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本专利技术的范围。
[0031]实施例1：一种光催化剂的制备
[0032]称取0.0271g(0.1mmol)2,2
′‑
二氨基
‑
4,4
′‑
联苯二甲酸溶于3mL蒸馏水中，制得有机配体溶液。
[0033]称取0.0291g硝酸钴(0.1mmol)溶于2mL蒸馏水中形成硝酸钴溶液。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光催化剂，其特征在于，该光催化剂的化学表达式为[CoL(H2O)]
n
，L为2,2
′‑
二氨基
‑
4,4
′‑
联苯二甲酸有机配体离子；该光催化剂的分子结构如下所示：2.如权利要求1所述的光催化剂，其特征在于，该光催化剂属于单斜晶系，P21/n空间群。3.如权利要求1所述的光催化剂，其特征在于，该光催化剂的不对称单元相互连接，钴离子与2,2
′‑
二氨基
‑
4,4
′‑
联苯二甲酸配体离子相连接形成二维层状结构。4.如权利要求1
‑
3中任一项所述的光催化剂的制备方法，其特征在于，具体制备步骤如下：(1)将2,2
′‑
二氨基
‑
4,4
′‑
联苯二甲酸溶于溶剂A中制成有机配体溶液；(2)将钴盐溶于溶剂B中制成钴盐溶液；(3)将钴盐溶液加入有机配体溶液中，混合均匀，将混合液置于烘箱中进行溶剂热反应，反应结束，冷却至室温，得目标产物。5.如权利要求4所述的光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，2,2
′‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：王欣，杨廷海，何勉，韦佳敏，孙强，吴建国，周德磊，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：