[发明专利]一种多酸基镍配合物复合材料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及光催化材料技术领域，尤其涉及一种多酸基镍配合物复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

随着工业的不断发展，人类本已有限的水资源受到日益严重的污染。除去水体中有毒有害的有机污染物成为环保领域的重要工作。传统的以混凝、沉淀、过滤、氯消毒为主的净水工艺对水体中浓度低、难降解的溶解性有机污染物的去除很不理想，不能满足安全饮用水水质的要求。20世纪80年代发展起来的光催化技术可以用来进行难降解有机废水处理以及光催化分解水制取氢气等。该技术以太阳光为能量来源，可实现有机物的降解、矿化，达到无害处理的要求，且绿色廉价，具有广阔的应用前景。

多金属氧酸盐(Polyoxometalates，简写为多酸或POM)作为光催化剂引起更多科学家的关注。POM是一类含有钨、钼、钒、钽等金属原子和非金属原子的含氧多酸，其结构和组成十分丰富，可以通过调控其组分从而改变能带结构，有利于可见光光催化剂的发现。POM作为光催化剂具有明显的优点，活性高、选择性好、毒性小、廉价、对环境友好等。其光催化活性源于与TiO2等氧化物有相似的化学组成和电子属性，即有d0构型的过渡金属原子和氧原子。国内外许多研究者涉足了POM的催化化学研究，无论是从基础理论，还是到工业化应用开发研究都已取得了很大的成就。虽然POM在有机废水处理方面有广阔的应用前景，但低的可见光催化活性和太阳光利用率，限制了其潜在应用。为解决多酸对可见光利用率低的问题，Craig L.Hill课题组利用[Ru(bpy)₃]²⁺作为敏化剂，拓宽了多酸材料吸收光的波长(Qiushi Yin,Jeffrey Miles Tan,Claire Besson,Yurri V.Geletii,Djamaladdin G.Musaev,Aleksey E.Kuznetsov,Zhen Luo,Ken I.Hardcastle,and Craig L.Hill,Science,328,342-345,2010.)。Louis Nadjo等利用多酸钌的化合物作为空穴牺牲剂，制备了对可见光有吸收的复合材料(Anne Dolbecq,Pierre Mialane,Bineta Keita,Louis Nadjo,J.Mater.Chem.,22,24509-24521,2012.)。Yuexiang Li等用曙红Y染料敏化的α-[AlSiW₁₁(H₂O)O₃₉]^5-作为光催化剂，研究表明曙红Y染料与AlSiW₁₁结合后不仅拓宽了激发光的波长，且有助于电荷的传输而提高光催化效率(Xing Liu,Yuexiang Li,Shaoqin Peng,Gongxuan Lu,and Shuben Li,Int.J.Hydrogen Energy,37,12150-12157,2012.)。虽然这些材料提高了多酸材料对太阳光的利用率，但也存在明显的缺陷，如金属钌价格昂贵，不利于推广应用；曙红Y染料作为敏化剂自身易被氧化。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种具有可见光活性、较好稳定性、环境友好型且易于回收利用的多酸基镍配合物复合材料。

所述多酸基镍配合物复合材料，由Wells-Dawson型阴离子P₂W₁₈O₆₂^6-和镍2,2’-联吡啶配合物阳离子[Ni(2,2’-bipyridine)₃]⁶⁺通过氢键构筑形成[Ni(2,2’-bipyridine)₃][P₂W₁₈O₆₂]，用NiPW表示。

其中，NiPW可以Na₂WO₄·2H₂O、NiCl₂·6H₂O、H₃PO₄、2,2’-bipyridine和水为原料，利用水热法制备得到。

本发明的第二目的是提供该复合材料的制备方法。