[发明专利]一种具有互穿结构的多酸基镍金属有机框架比色传感材料

说明书

本发明涉及一种具有二重互穿结构的多酸基镍金属有机框架的比色传感制材料的制备及性能研究。本发明的目的是要解决一些多酸类材料作为催化剂材料在溶液中稳定性差，催化性能不高的问题，提供一种可以提高其催化性能作为比色传感催化剂材料和光催化降解材料的制备方法。本发明的一种二重互穿结构的多酸基金属有机框架材料的化学式为[Nisubgt;2/subgt;(btap)subgt;4/subgt;(Hsubgt;2/subgt;O)subgt;4/subgt;][SiWsubgt;12/subgt;Osubgt;40/subgt;]，其中btap为3,5‑双(三唑‑1‑基)吡啶。合成方法为将硅钨酸、醋酸镍和btap加入到蒸馏水中搅拌均匀，调节pH值，在温度为160℃下反应4天。本发明可获得一种具有比色传感和可见光催化性能的多酸基二重互穿结构的镍金属有机框架晶体材料。

技术领域

本发明涉及一种具有互穿结构的多酸基镍金属有机框架比色传感材料的制备及制备及性能研究。

背景技术

酚类化合物是一种常见的水污染物，其稳定性高，可生化性差，即使在很低的浓度下也具有严重的毒性，亟待检测和去除。在众多的酚类化合物检测方法中，比色传感是一种很有前途的方法。在H₂O₂和催化剂的辅助下，苯酚与无色的4-氨基安替比林(4-AAP)反应生成有色醌亚胺。因此，酚类的含量可以通过监测醌亚胺通过一个简单的比色分析来确定。光催化降解是利用辐射、光催化剂在反应体系中产生的活性极强的自由基，再通过自由基与有机污染物之间的加合、取代、电子转移等过程将污染物全部降解为无机物的过程。此外，光催化被广泛认为是一种环境友好的途径，可以将酚类污染物降解为无害的CO₂和H₂O产物。

多金属氧酸盐(Polyoxometalates,POMs)(又称多酸)，是具有可逆氧化活性的纳米氧化物团簇，具有结构可修饰、物理化学性质可调变等特点，可作为多种应用的基础材料。这些分子团簇非常稳定，并与各种晶体材料结合表现出强而稳定的相互作用，在比色传感和光催化降解领域有着广泛的应用前景。然而，由于POMs离散的分子团簇结构和高溶解度，POMs通常具有相对较小的表面积(10m²·g^-1)和较差的可循环利用性，使其严重限制了应用。多酸基金属有机框架材料是一类具有丰富的晶体结构并且长程有序的晶态材料，以多酸为预组装前驱体，引入金属有机复合物，构成多酸基金属有机框架材料，具有不溶于水，结构稳定，可循环利用等优点。更重要的是这类材料晶体结构具有可控性，并且结构变化具有多样性，这将为提高催化性能提供重要支持。基于多酸基金属有机框架材料良好的应用前景，我们研究制备出了一种未见文献报道的一种具有互穿结构的多酸基镍金属有机框架比色传感材料。

发明内容

本发明的目的是要解决多酸类聚合物作为催化材料在溶液中稳定性差，溶解度高的问题。为提高其催化性能，本发明提供一种具有互穿结构的多酸基镍金属有机框架比色传感材料的制备方法及性能研究。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一、制备pH值为2.5～3.0的反应液：将硅钨酸、醋酸镍、3,5-双(三唑-1-基)吡啶加入到蒸馏水中搅拌均匀，然后将该悬浊液的pH值调至2.5～3.0，得到pH值为2.5～3.0反应液；

二、制备一种具有互穿结构的多酸基镍金属有机框架比色传感材料：将步骤一中制备的反应液转移到聚四氟乙烯反应釜中，再在温度为160℃下反应4天，反应液温度降至室温后洗涤，得到粉色块状晶体，即一种具有双重互穿的金属有机框架的硅钨酸-镍聚合物，该聚合物的化学式为[Ni₂(btap)₄(H₂O)₄][SiW₁₂O₄₀]，其中btap为3,5-双(三唑-1-基)吡啶；晶体外观呈粉色块状；晶系为斜方晶系；空间群为Pbca；晶胞参数为b＝20.7638(16)，α＝90°，β＝90°，γ＝90°，