基于联喹啉二羧酸的In-MOF材料及制备方法和应用技术

技术编号：40516228 阅读：8 留言：0更新日期：2024-03-01 13:33

本发明专利技术公开了基于联喹啉二羧酸的In‑MOF材料，化学式为{[(C<subgt;2</subgt;H<subgt;5</subgt;)<subgt;2</subgt;NH<subgt;2</subgt;]<subgt;3</subgt;(In<subgt;3</subgt;L<subgt;4</subgt;)}<subgt;n</subgt;·(solvent)<subgt;x</subgt;，H<subgt;2</subgt;L为2,2'‑联喹啉‑4,4'‑二甲酸钠；本发明专利技术还公开了In‑MOF材料的制备方法，将五水合硝酸铟与2,2'‑联喹啉‑4,4'‑二甲酸钠在N,N‑二乙基甲酰胺和溶剂中混合搅拌，加入模板剂和浓硝酸进行溶剂热反应，即可。本发明专利技术的In‑MOF材料在水处理领域表现出多功能性，可以通过荧光淬灭响应对水中的痕量阳离子性和阴离子性离子进行识别，实现定性、定量、快速、高效的检测，能从染料水溶液中有效吸附捕获MB、BR14和BY24分子，能在可见光驱动下光催化降解活性染料RR2。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水处理材料，具体涉及基于联喹啉二羧酸的in-mof材料，还涉及基于联喹啉二羧酸的in-mof材料的制备方法及应用。

技术介绍

1、铜(cu2+)、铬(铬氧酸根)和染料作为工农业生产原材料，在冶金、电镀、纺织和农药生产等领域应用广泛。随着工业化及城市化进程的快速推进，各种水体中的cu(ii)、cr(vi)重金属离子和有机染料导致的环境污染备受瞩目。它们被环境水体稀释后即使浓度大幅降低，也会因生物累积而诱发致癌、致畸以及肝肾衰减和中枢神经系统紊乱等。世卫组织将饮用水中cr(vi)和cu(ii)离子的浓度分别限制在0.05mg/l和1.0mg/l以下。然而，它们通常以痕量级别浓度与其他复杂的离子共存，使得有效识别检测极具挑战性。目前，广泛采用大型精密设备测试和化学滴定两种解决方案来识别和检测重金属离子；通过絮凝、吸附等物理处理，氧化、光降解、光还原等化学处理与生物处理相结合的方法来去除高毒cr(vi)和染料。但是，现有技术仍然存在不可克服的缺陷，如设备昂贵、预处理复杂；水处理药剂功能单一、效率低和产生二次污染物等。寻找替代方法及开发新型多功能材料是非常必要的。

2、金属有机骨架(mofs)作为一种新型多孔材料，从传感、捕获、分离到多相催化的各个领域显示出多用途特性。mofs主要通过三个途径实现重金属离子检测和污染物消除：一种是利用其光致发光能力及目标分析物与mofs间的相互作用诱发的如荧光淬灭、荧光增强或发射波长偏移来实现荧光传感；二是基于其多孔结构对目标物进行物理吸附捕获；三是利用mofs的半导体特性在光激

技术实现思路

1、本专利技术的目的是提供基于联喹啉二羧酸的in-mof材料，具有良好的荧光性、物理吸附及光催化氧化还原性能。

2、本专利技术的另一目的是提供基于联喹啉二羧酸的in-mof材料的制备方法。

3、本专利技术的第三目的是提供基于联喹啉二羧酸的in-mof材料在荧光探针、物理吸附剂及光催化剂中的应用。in-mof材料作为荧光探针时，能识别水中阳离子性的cu2+和阴离子性的cro42-、cr2o72-离子；in-mof材料作为物理吸附剂时，能捕获水中的阳离子染料mb、br14及by24；in-mof材料作为光催化剂时，能降解水中的活性染料rr2。

4、本专利技术所采用的技术方案是，基于联喹啉二羧酸的in-mof材料，化学式为{[(c2h5)2nh2]3(in3l4)}n·(solvent)x，其中h2l为有机配体即2,2'-联喹啉-4,4'-二甲酸钠；solvent为客体有机溶剂分子，n代表该化合物的内部分子组成为该化学简式的无限交替排列，x代表in-mof孔道/空腔内无序的有机溶剂分子的数目；该in-mof材料的晶体结构归属于单斜晶系，p 21/n空间群，晶胞参数为：α＝90°，β＝109.107(2)°，γ＝90°。

5、本专利技术所采用的另一技术方案是，基于联喹啉二羧酸的in-mof材料的制备方法，其特征在于，具体为：在密封条件下，将五水合硝酸铟in(no3)3·5h2o与有机配体2,2'-联喹啉-4,4'-二甲酸钠在n,n-二乙基甲酰胺和溶剂中混合搅拌15～30min，然后加入模板剂并持续搅拌5～10min，最后加入浓硝酸混合均匀后，转移至聚四氟乙烯密闭反应釜中，在溶剂热条件下反应，得到in-mof材料。

6、本专利技术的特点还在于，

7、in(no3)3·5h2o与2,2'-联喹啉-4,4'-二甲酸钠的摩尔比为1.5～5：1；h2l与模板剂的摩尔比为1：0.5～4；五水合硝酸铟与def的摩尔比为1：200～600；def与溶剂的体积比为50：1～10；浓硝酸的体积为10～60μl。

8、溶剂热反应的温度为90-110℃，反应时间为24-72小时。

9、模板剂为咪唑、苯并咪唑、吡唑、哌嗪、二甲胺、六次甲基四胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的任意一种；溶剂为水、甲醇、乙醇、乙腈中的任意一种。

10、本专利技术的有益效果是：本专利技术的in-mof材料，制备工艺简单，合成条件温和，产品产率高，且为高纯度、高结晶性的固态材料，可以进行重现性的大量合成。该材料具有出色的光致发光能力，能够在366nm的最大激发波长激发下，于522nm的最大发射波长处发射持久的亮黄色荧光；其对可见光的吸收波长范围为400～650nm，具有出色的可见光响应能力。in-mof材料具有良好的热稳定性，在375℃以下可保持骨架结构的稳定，在光催化降解活性染料时表现出良好的光催化效率、水稳定性、易回收和可循环使用性能。

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【技术保护点】

1.基于联喹啉二羧酸的In-MOF材料，其特征在于，化学式为{[(C2H5)2NH2]3(In3L4)}n·(solvent)x，其中H2L为有机配体即2,2'-联喹啉-4,4'-二甲酸钠；solvent为客体有机溶剂分子，n代表该化合物的内部分子组成为该化学简式的无限交替排列，x代表In-MOF孔道/空腔内无序的有机溶剂分子的数目；该In-MOF材料的晶体结构归属于单斜晶系，P 21/n空间群，晶胞参数为：α＝90°，β＝109.107(2)°，γ＝90°。

2.如权利要求1所述的基于联喹啉二羧酸的In-MOF材料在荧光探针、物理吸附剂及光催化剂中的应用。

3.如权利要求2所述的应用，其特征在于，所述In-MOF材料作为荧光探针时，能识别水中阳离子性的Cu2+和阴离子性的CrO42-、Cr2O72-离子；所述In-MOF材料作为物理吸附剂时，能捕获水中的阳离子染料MB、BR14及BY24；所述In-MOF材料作为光催化剂时，能降解水中的活性染料RR2。

4.基于联喹啉二羧酸的In-MOF材料的制备方法，其特征在于，具体为：在密封条件下，将五水

5.如权利要求4所述的基于联喹啉二羧酸的In-MOF材料的制备方法，其特征在于，In(NO3)3·5H2O与2,2'-联喹啉-4,4'-二甲酸钠的摩尔比为1.5～5：1；H2L与模板剂的摩尔比为1：0.5～4；五水合硝酸铟与DEF的摩尔比为1：200～600；DEF与溶剂的体积比为50：1～10；浓硝酸的体积为10～60μL。

6.如权利要求4所述的基于联喹啉二羧酸的In-MOF材料的制备方法，其特征在于，溶剂热反应的温度为90-110℃，反应时间为24-72小时。

7.如权利要求4所述的基于联喹啉二羧酸的In-MOF材料的制备方法，其特征在于，模板剂为咪唑、苯并咪唑、吡唑、哌嗪、二甲胺、六次甲基四胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的任意一种；溶剂为水、甲醇、乙醇、乙腈中的任意一种。

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【技术特征摘要】

1.基于联喹啉二羧酸的in-mof材料，其特征在于，化学式为{[(c2h5)2nh2]3(in3l4)}n·(solvent)x，其中h2l为有机配体即2,2'-联喹啉-4,4'-二甲酸钠；solvent为客体有机溶剂分子，n代表该化合物的内部分子组成为该化学简式的无限交替排列，x代表in-mof孔道/空腔内无序的有机溶剂分子的数目；该in-mof材料的晶体结构归属于单斜晶系，p 21/n空间群，晶胞参数为：α＝90°，β＝109.107(2)°，γ＝90°。

2.如权利要求1所述的基于联喹啉二羧酸的in-mof材料在荧光探针、物理吸附剂及光催化剂中的应用。

3.如权利要求2所述的应用，其特征在于，所述in-mof材料作为荧光探针时，能识别水中阳离子性的cu2+和阴离子性的cro42-、cr2o72-离子；所述in-mof材料作为物理吸附剂时，能捕获水中的阳离子染料mb、br14及by24；所述in-mof材料作为光催化剂时，能降解水中的活性染料rr2。

4.基于联喹啉二羧酸的in-mof材料的制备方法，其特征在于，具体为：在密封条件下，将五水合...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘沧，李庆，原龙，杨飞莹，杨素红，
申请(专利权)人：中陕核工业集团综合分析测试有限公司，
类型：发明
国别省市：

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