一种氧化石墨烯掺Co杂多酸金属有机复合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于无机配化学技术领域，公开了一种氧化石墨烯掺Co杂多酸金属有机复合物及其制备方法和应用。其通过将4,4'

【技术实现步骤摘要】
一种氧化石墨烯掺Co杂多酸金属有机复合物及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于无机配化学
，涉及一种一种氧化石墨烯掺Co杂多酸金属有机复合物及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]日趋加剧的水污染已对人类的生存安全构成重大威胁，成为人类健康、经济和社会可持续发展的重大障碍，另一方面，污水处理也与“双碳”目标相吻合。在各类处理技术中，过一硫酸盐(PMS)活化技术作为高级氧化技术之一，被广泛应用于水体净化和消毒，但是它与有机物直接反应的速率很低，需要利用外界的活化产生自由基[参考文献:Anipsitakis G.P.,Dionysiou D.D.Environ.Sci.Technol.,2003,37,4790；Oh W.D.,Dong Z.,Lim T.T.Appl.Catal.B Environ.,2016,194,169.]。POM/MOF(多酸基金属有机框架)作为一种新型的固体材料，可用于吸附分离、催化、药物等领域，但这类材料颗粒易聚集，影响活性位点的暴露，从而不利于催化性能的发挥。目前还需进行进一步改进，有利于提高其在催化过一硫酸盐(PMS)处理水体净化中的应用。

技术实现思路

[0003]基于目前技术现状，本专利技术目的在于提供一种氧化石墨烯掺Co杂多酸金属有机复合物，将其用于活化过一硫酸盐(PMS)处理水体净化，去除有机小分子，提高催化效果。
[0004]为实现本专利技术目的，本专利技术将POM/MOF与氧化石墨烯(GO)复合，将其作为非均相催化剂，用于活化PMS。
[0005]具体技术方案如下：
[0006]所述氧化石墨烯掺Co杂多酸金属有机复合物通过如下方法制备而成：将4,4'
‑
联吡啶氮氧化物、磷钨酸钴盐、氧化石墨烯溶解在乙腈/水的混合溶剂中,搅拌均匀，过滤，晾干，得到黑色粉末状材料，即为目标物，简写为GO@POM/MOF。
[0007]所述4,4'
‑
联吡啶氮氧化物和磷钨酸钴盐的摩尔比为2：1—1：5；乙腈和水的体积比为1：2—3：1。
[0008]以4,4'
‑
联吡啶氮氧化物和磷钨酸钴盐的摩尔比1:1.8为基准，氧化石墨烯的加入量为其总质量的1—30％。
[0009]本专利技术有益效果：1)以氧化石墨烯负载催化剂，分散性较好，能够有效增大其和污染物的有效接触面积，便于催化效率发挥。而且GO的化学稳定性很好，因此作为复合物的载体能够提高材料的稳定性；2)通过POM/MOF与氧化石墨烯的复合，能够降低催化剂的使用量。而且，复合催化剂能够循环使用，降低成本；3)该复合材料对PMS具有很好的活化性能，应用于去除有机小分子，具有快速，便捷等优点。
附图说明
[0010]图1为本专利技术实施例1制得的GO@POM/MOF材料的扫描电镜(SEM)图。
[0011]图2为本专利技术实施例1制得的GO@POM/MOF材料的XRD图。
[0012]图3为本专利技术实施例1制得的GO@POM/MOF材料在活化过硫酸盐催化去除罗丹明B应用时，时间与浓度的关系曲线，测试条件：20mg/L的罗丹明B溶液50mL，2mM PMS 1mL,0.001g催化剂。
[0013]图4为本专利技术实施例1制得的GO@POM/MOF材料在活化过硫酸盐催化去除罗丹明B应用时，循环次数和去除效率的关系曲线，催化剂的用量为1mg。
具体实施方式
[0014]为对本专利技术进行更好地说明，举实施例如下：
[0015]实施例1
[0016]质量百分比10％GO+90％POM/MOF复合物的制备：
[0017]称量4,4'
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联吡啶氮氧化物(Dpdo)(69.7mg，0.05mmol)、磷钨酸钴盐(270mg，0.09mmol)、GO(37.74mg)加入到20mL的乙腈/水的混合溶剂(v/v＝1:1)中，充分搅拌10小时后，过滤，晾干，得到黑色粉末状材料。
[0018]实施例2
[0019]质量百分比5％GO+95％POM/MOF复合物的制备：
[0020]称量4,4'
‑
联吡啶氮氧化物(Dpdo)(139.4mg，0.10mmo)、磷钨酸钴盐(540mg，0.18mmol)、GO(35.76mg)加入到20mL的乙腈/水的混合溶剂(v/v＝3:1)中，充分搅拌10小时后，过滤，晾干，得到黑色粉末状材料。
[0021]实施例3
[0022]质量百分比20％GO+80％POM/MOF复合物的制备
[0023]称量4,4'
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联吡啶氮氧化物(Dpdo)(69.7mg，0.05mmol)、磷钨酸钴盐(270mg，0.09mmol)、GO(84.93mg)加入到20mL的乙腈/水的混合溶剂(v/v＝1:1)中，充分搅拌10小时后，过滤，晾干，得到黑色粉末状材料。
[0024]应用例
[0025]活化PMS去除罗丹明B实验：
[0026]在避光，恒温下，准确称量0.001g本专利技术实施例1制得的催化剂，量取2mM PMS溶液1mL，20mg/L的罗丹明B溶液50mL于烧杯中，开始搅拌，在一定的时间间隔内进行取样，每次量取样品1mL，用去离子水稀释至3mL，离心后取清液。用紫外分光光度计测量554nm处的吸光度，监测罗丹明B的浓度，进而计算罗丹明B的去除率。
[0027]结果分析：
[0028]时间1分钟内，可快速去除80％罗丹明B，随后罗丹明B逐渐去除完全。
[0029]将催化剂回收之后，继续加入罗丹明B溶液，循环4次，对罗丹明B去除率仍然达到90％，表明该材料具有良好的循环性。
[0030]对比例1
[0031]不加本专利技术催化剂，用PMS去除罗丹明B实验：
[0032]在避光，恒温下，量取2mM PMS溶液1mL，20mg/L的罗丹明B溶液50mL于烧杯中，开始
搅拌，在一定的时间间隔内进行取样，每次量取样品1mL，用去离子水稀释至3mL，离心后取清液。用紫外分光光度计测量554nm处的吸光度，监测罗丹明B的浓度，进而计算罗丹明B的去除率。
[0033]结果分析：时间1分钟内，可快速去除10％罗丹明B，最终去除率10％左右。
[0034]对比例2
[0035]与实施例1相比而言，不同之处在于，以“磷钼酸钴盐”替代“磷钨酸钴盐”，其余原料及其份量、制备方法均一致；
[0036]将其用于活化PMS降解罗丹明B实验，结果分析：在1分钟内，可快速去除60％罗丹明B，最终去除率不再增加。
[0037]本行业的技术人员应该了解，本专利技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本专利技术的原理，在不脱离本专利技术精神和范围的前提下，本专利技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本专利技术范围内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化石墨烯掺Co杂多酸金属有机复合物，其特征在于，通过以下方法制备而成：将4,4'
‑
联吡啶氮氧化物、磷钨酸钴盐、氧化石墨烯溶解在乙腈/水的混合溶剂中, 搅拌均匀，过滤，晾干，得到目标物，简写为GO@POM/MOF。2.根据权利要求1所述的氧化石墨烯掺Co杂多酸金属有机复合物，其特征在于，4,4'
‑
联吡啶氮氧化物和磷钨酸钴盐的摩尔比为2：1—1：5；乙腈和水的体积比为1：2 —3：1。3.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：段显英，魏梅林，张光光，王静，寇丽栋，陈海涛，郑付伟，李德锦，王龙，韩福娇，张慧青，王文新，田之涯，
申请(专利权)人：河南省科学院，
类型：发明
国别省市：