[发明专利]具有可见光催化性能的吡唑羧酸CoNi配合物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了具有可见光催化性能的吡唑羧酸CoNi配合物及其制备方法和应用，属于材料科学技术领域。本发明构建了一种具有可见光条件下催化降解有机染料的吡唑羧酸Co/Ni掺杂配位聚合物，是利用1‑羧甲基吡唑‑4‑羧酸(H₂L)为有机配体，与Co、Ni的化合物在溶剂热条件下制备所得，其化学表达式为[ML(H₂O)₃]，其中M＝Co_xNi_1‑x，0≤x≤1。该Co/Ni配位聚合物制备方式简单，产物稳定性好，有良好的催化活性，在可见光条件下可以高效催化降解刚果红等有机染料，且可循环多次使用，具有非常好的应用情景。

技术领域

本发明属于材料科学技术领域，具体涉及具有可见光催化性能的吡唑羧酸CoNi配合物及其制备方法和应用。

背景技术

水污染是全世界人类面临的严重环境问题，尤其是染料的生产和使用对水体造成了严重污染。与其他水处理技术(如离子交换，吸附等)相比，光催化技术是一种绿色环保、科学有效的方法，对于太阳光资源可以高效的利用。传统的以TiO₂、ZnO、CdS、Fe₂O₃等为代表的传统半导体非均相光催化剂，但是这类催化剂有限的可调功能以及只能在紫外光激发下发生光催化反应，这些限制了它们在实际生产中的应用。现阶段，寻求新型高效的光催化剂是十分有意义的。

发明内容

为了解决现有光催化技术中大部分光催化剂不能有效利用太阳光波段中的可见光技术问题，而提供具有可见光条件下催化降解有机染料功能的Co/Ni掺杂配位聚合物及其制备方法和其在光催化降解有机染料中的应用，为光催化剂的制备提供新的思路。

在本发明中，金属有机配位聚合物(CPs)是由金属离子和有机配体通过配位键连结而成的新型晶态材料，其中有机配体和金属离子的密集和有序排列使吸收的光能在结构单元见传输，可以表现出光激发特性；且与传统的无机催化剂相比，金属有机配位聚合物中有大量有机配体和金属离子可供选择，且其有机配体可以根据需求进行设计合成，这促使这类材料的结构和功能的多样性和可调节性。

对于金属有机配位聚合物的构建，一方面通过引入不同的基团对有机配体进行修饰，使得有机配体的骨架更稳定且多样；另一方面，优化金属中心，通过掺杂两种或两种以上金属离子，利用金属离子间的协同作用，达到更好的催化效果。

1-羧甲基吡唑-4-羧酸是一类含N、O原子的有机配体，具有多个配位点，因此有很强的配位能力，能与不同的金属离子配位，形成各种金属有机配位聚合物；此外，1-羧甲基吡唑-4-羧酸具有吡唑环的刚性和共轭结构，因此该类材料结构有着良好的稳定性，具有很好吸光能力。利用该配体制备的CoNi及其相互掺杂配位聚合物，可以将其用于在可见光催化降解有机染料的领域。

本发明提供了一种用于可见光催化降解有机染料的Co/Ni配位聚合物，所述配位聚合物是以1-羧甲基吡唑-4-羧酸为由有机配体L，与金属配位制得；其中，金属包括Co和/或Ni；

其中，有机配体L的结构为：

在本发明的一种实施方式中，Co/Ni配位聚合物的单元结构为[ML(H₂O)₃]，其中，M＝Co_xNi_1-x，0≤x≤1。

在本发明的一种实施方式中，x具体可选0、0.4、1。

本发明公开的Co/Ni掺杂配位聚合物的单元结构的化学式为：

其中，M为Co和/或Ni。