[发明专利]二-(3,5-二羧基苯基)-对苯二甲酰胺锌配合物的光催化性能

说明书

技术领域

本发明涉及一种过渡金属锌配合物及其经聚苯胺改性复合材料的光催化性能研究。 

背景技术

随着科技的进步，人们生活水平的逐渐提高，与此相伴的环境污染问题也日益严重，对人类的健康和生活造成了严重的威胁。如何有效控制污染和消除各种污水体系中的化学污染物，是倍受国民关注的环保问题。而光催化是一种消除污染的环境友好型技术，可充分利用廉价的太阳光，彻底地将有机污染物分解为CO₂、H₂O等无机小分子，且光降解有机污染物具有氧化能力强、降解完全、能耗低、易于合成等优点，是一种处理难降解有机污染物的新型技术。因此，开发具有可见光响应的高催化活性和高选择性的光催化剂，并将其应用于有机污染物的处理，是当前光催化技术的研究热点之一。 

金属有机配合物(MOFs)作为一类多功能孔状材料，具有良好的热化学稳定性、光稳定性和高的比表面积，在有机污染物的光催化降解方面具有潜在的应用。Wen等人合成的过渡金属镉配合物可用于降解阴离子有机染料X3B。实验结果表明，该镉配合物在可见光的照射下降解率达到了80％(Wen，L.L.et.al.，Cryst.Growth&Des.2012，12，1603)。和传统光催化剂不同，MOFs作为光催化剂，具有可调控合成和循环利用，绿色无污染等特点，是一类很有发展前景的光催化材料。本发明探究了以二-(3，5-二羧基苯基)对苯二甲酰胺为配体与过渡金属锌盐合成的金属有机配合物，并研究了该配合物及其经聚苯胺改性后的复合材料在光催化降解罗丹明B中的应用。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种可降解有机染料的新型技术。通过水热/溶解热方法，制备金属有机配合物，并以其作为光催化剂应用于有机污染物的催化降解。 

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案： 

本发明采用溶剂热法制备了二-(3，5-二羧基苯基)对苯二甲酰胺和过渡金属锌盐形成的 金属有机配合物，其分子式为[Zn(L)]·[⁺NH₂(CH₃)₂](DMF)(H₂O)₆(L＝二-(3，5-二羧基苯基)-对苯二甲酰胺)，其具体制备过程为： 

将二-(3，5-二羧基苯基)对苯二甲酰胺、Zn(NO₃)₂·6H₂O、DMF、水和浓HNO₃置于聚四氟乙烯内衬不锈钢的反应釜中密封，在85℃下反应五天后逐渐降至室温，得到无色透明晶体，过滤，所得产物用DMF洗涤，室温干燥。 

本发明的金属有机锌配合物作为光催化剂降解罗丹明B的步骤为：将80mL的罗丹明B溶液置于石英烧杯中，加入二-(3，5-二羧基苯基)-对苯二甲酰胺锌配合物，在黑暗状态下搅拌40min，达到吸附-脱附平衡，取样一次。然后在500W汞灯照射下反应，，每隔1h取样一次。然后进行离心，测定样品的紫外可见吸收光谱。 

通过对二-(3，5-二羧基苯基)-对苯二甲酰胺锌配合物的光催化实验研究表明，该配合物对罗丹明B有一定的降解作用，降解率为17％。为了进一步提高二-(3，5-二羧基苯基)-对苯二甲酰胺锌配合物在可见光区的降解率，我们对配合物进行了聚苯胺的改性实验，具体过程如下： 

(1)聚苯胺的合成过程：将苯胺溶于一定浓度的HCl溶液，搅拌20min，然后将溶有(NH₄)₂S₂O₈的HCl溶液加入该体系中，搅拌40min，逐渐有深绿色固体产生，把上述溶液过滤，沉淀分别用蒸馏水、乙醇洗涤3次，在70℃下干燥24h。 

(2)二-(3，5-二羧基苯基)-对苯二甲酰胺锌配合物进行聚苯胺改性：将苯胺溶于一定浓度的HCl溶液，搅拌20min，加入二-(3，5-二羧基苯基)-对苯二甲酰胺锌配合物，超声20min，将配好的过硫酸铵溶液加入，搅拌40min，把上述溶液过滤，沉淀分别用蒸馏水、乙醇洗涤3次，在70℃下干燥24h。 

同理，对聚苯胺改性后的复合材料进行了光催化性能的研究，实验步骤同上。我们还测定了单独聚苯胺对罗丹明B的降解曲线。 

以上所有实验结果表明，通过聚苯胺改性可以增强配合物在可见光区的光催化活性，大大提高了罗丹明B的降解率。 

附图说明