[发明专利]一种多酸基钴金属有机框架复合光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种多酸基钴金属有机框架复合光催化剂及制备方法和应用，化学式为[Co₂(btp)₃(GeMo₁₂O₄₀)]，式中btp为1，3‑双‑(1，2，4‑三氮唑基)丙烷。采用X‑射线单晶衍射仪、X‑射线粉末衍射仪、红外光谱仪、热重分析仪等测试手段对所制备的[Co₂(btp)₃(GeMo₁₂O₄₀)]单晶进行表征。本发明方法简单、环保、低成本；反应迅速、可重复性高；可按比例扩大批量生产。优点：1）此方法在金属有机框架合成技术方面具有很大的意义；2）该产品在作为光催化降解亚甲基蓝方面具有良好的潜在应用价值。

技术领域

本发明属于多酸基金属有机框架制备的技术领域，特别涉及了一种多酸基钴金属有机框架复合光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

穿插结构作为缠结结构的一个分支由于迷人的美学和拓扑结构引起了人们极大的兴趣。Robson和Batten两人为这种有趣的穿插结构写过两篇综述。尽管许多有趣的穿插结构被发现，它迷人的魅力仍然吸引着化学家们。另一方面，由于金属有机框架材料的多孔结构、大的比表面积和潜在的应用引起了人们广泛的研究兴趣。模板方法在设计和构造这些材料上作为一个重要的合成方法已经成为合成化学的发展趋势。在这一领域，许多不同形状和大小的中性、阴离子和阳离子客体作为模板被用来构造独特的金属有机框架。其中，多金属氧酸盐不仅因为他们拥有种类多样的多酸阴离子，也由于他们在催化、吸附、电化学和磁性材料的潜在应用，吸引了人们浓厚的兴趣。使用多金属氧酸盐作为模板来构造金属有机框架可以结合他们的优点来构造具有特殊性质的金属有机框架。然而，以非共价的多金属氧酸盐作为模板的金属有机框架的数量很少，并且大部分都不是穿插结构。穿插是极其罕见的例子，因为尺寸大并且具有高价态的多酸阴离子被认为是能够有效地阻止穿插。据我们所知，2007年王恩波和苏忠民首先合成了两个分别具有二重穿插和五重穿插的多酸基三维金属有机框架。之后，2010年杨国昱报道了第一例多酸模板四重穿插三维金属有机框架。而多酸模板二重穿插三维金属有机框架至今没有报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，公开一种水热法自组装[Co₂(btp)₃(GeMo₁₂O₄₀)]金属有机框架的方法；此方法简单易行，可重复性高，并且该金属有机框架是一种潜在的光催化剂。

本发明的技术方案是：

多酸基钴金属有机框架复合光催化剂，化学式为[Co₂(btp)₃(GeMo₁₂O₄₀)]，式中btp为1，3-双-(1，2，4-三氮唑基)丙烷。该化合物为三方晶系，空间群为R -3，晶胞参数为a =16.4707(12) Å，b = 16.4707(12) Å，c = 25.6723(18) Å，α = 90.000°，β = 90.000 °，γ= 120.000 °，V = 6031.4(8) ų， X射线单晶衍射分析表明该化合物的不对称单元包含三分之一个Co( )离子，六分之一个(GeMo₁₂O₄₀)^4-阴离子和一个btp配体，Co()中心是六配位的，分别和来自六个btp配体上的六个端氮原子配位，形成八面体配位几何，每个btp配体作为双齿配体桥连相邻两个Co()离子，形成一个六连接三维网络，如果将Co()简化为6-连接点，btp配体充当连接体，则该三维网络的拓扑符号是4¹².6³，为经典的pcu网络。两个完全相同的六连接三维网络互相穿插，得到二重穿插的三维pcu网络，(GeMo₁₂O₄₀)^4-阴离子作为抗衡离子，填充在两个三维pcu网络互穿所形成的孔道内。