[发明专利]一种包覆杂多酸类沸石型稀土-有机框架材料及其制备

说明书

【技术领域】

本发明涉及固载化催化剂的制备技术，特别是一种包覆杂多酸类沸石型稀土-有机框架材料及其制备。

【背景技术】

设计合成高效实用的催化剂正在成为化学工业的重要组成部分。均相催化剂在大量的合成反应中表现出很高的活性和选择性，但是由于其不稳定和回收分离的困难导致它们的应用受到了限制。通过将均相催化剂固载化的方法能使得它便于回收和再利用。近年来，一类新型的固载化催化剂逐渐吸引了人们的兴趣。这就是功能化金属-有机框架材料。它们通过金属与配体的配位作用连接形成具有无限延伸的网络结构。这些材料在一定的反应媒介下是不溶的，因此具有了作为非均相催化剂的潜力。这种材料一个非常重要的特点是它们的孔洞大小，形状和化学环境能通过选择合适的构筑单元(金属离子和有机配体)来调节。目前文献报道的金属-有机框架材料主要应用于一些简单、直接的催化反应，而且所用的金属-有机框架材料种类单一，没有结合多种催化剂的优势。光催化作为光化学与催化化学的结合点，具有重要的理论意义和实际价值。有许多化学反应可以借助光催化提高反应速率，并使苛刻的反应条件变为温和的条件。

【发明内容】

本发明的目的是针对上述技术分析，提供一种包覆杂多酸类沸石型稀土-有机框架材料及其制备，该材料热稳定性高，对水溶液中有机物的降解反应呈现出较高的光催化活性，其制备工艺简单、易于实施推广。

本发明的技术方案：

一种包覆杂多酸类沸石型稀土-有机框架材料，化学式为：[Dy₄₈(NO₃)₄₈(bpdc)₄₈(PW₁₂O₄₀)(TBA)₃]·140H₂O，其中bpdc为2，2’-联吡啶-6，6’-二羧酸(2，2′-bipyridine-6，6′-dicarboxylic acid)，TBA为四丁基氢氧化铵(tetrabutylammonium hydroxide)；配合物为不对称结构单元构筑的立方晶系，空间群为Pn-3n，晶胞参数为：a＝b＝c＝29.1293(4)α＝β＝γ＝90°；该配合物中处于十二面体的八配位Dy(III)是一个具有四面体分子构筑单元[Dy₄₈(NO₃)₄₈(bpdc)₄₈]，该四面体构筑单元的组装形成了具有rho型拓扑结构的包覆杂多酸类沸石结构的稀土-有机框架材料，该材料具有α-笼状结构，其孔径为17.6A°，杂多酸负载到α-笼内。

一种所述包覆杂多酸类沸石型稀土-有机框架材料的制备，包括下述步骤：

1)在Dy(NO₃)₃·6H₂O、MnCl₂·4H₂O、H₂bpdc、H₃PW₁₂O₄₀和(C₄H₉)₄NOH的混合溶液中，加入体积比为1∶1的甲醇和氯仿混合溶剂，在80℃下，进行水热反应，反应时间为48h；

2)以1.4℃/h的速率降温至25℃，过滤后用体积比为1∶1的甲醇和氯仿混合溶剂洗涤3次，干燥后得目标产物。

所述Dy(NO₃)₃·6H₂O、MnCl₂·4H₂O、H₂bpdc、H₃PW₁₂O₄₀和(C₄H₉)₄NOH的摩尔比为10∶10∶20∶1∶5。

所述甲醇和氯仿混合溶剂与混合原料的用量比为10mL∶300-330mg。

一种所述包覆杂多酸类沸石型稀土-有机框架材料的应用，用于亚甲基蓝降解反应的光催化剂，包括下述步骤：

1)将包覆杂多酸类沸石型稀土-有机框架材料悬浮在新配制的亚甲基蓝水溶液中，室温下避光搅拌30min，使该材料在溶液中分散均匀且材料表面与亚甲基蓝分子之间达到吸附-脱附的平衡；

2)开启光源进行光催化反应，反应过程中剧烈搅拌溶液并与空气相通，反应体系的温度为20±2℃。