[发明专利]基于杯芳烃的钛氧簇合物及其制备方法和在染料光降解中的应用

说明书

基于杯芳烃的钛氧簇合物的制备方法，包括：将配体H₄BTC4A、硝酸钠和钛酸异丙酯加入由N,N‑二甲基乙酰胺和甲醇组成的混合液中，混合均匀后于反应釜中加热反应一段时间，得到无色块状透明晶体，清洗，过滤，晾干，得到基于杯芳烃的钛氧簇合物晶态材料。本发明的钛氧簇合物晶态材料是一类具有Ti₂Na₄核心的钛氧簇合物，具有良好的稳定性，可在空气中长期存放；其禁带宽度低；本发明的合成方法简单快捷，成本低，产率高，可重复性高，易于量产和普及使用；本发明的一种钛氧簇合物晶态材料在日光照射下就可以驱动染料分子的光降解，对工业废水中染料分子的处理具有重要意义。

技术领域

本发明涉及钛氧簇合物晶态材料，具体涉及一种基于杯芳烃的钛氧簇合物及其制备方法和在染料光降解中的应用。

背景技术

钛氧簇合物(Titanium-oxygen clusters，TOCs)是一类以多个钛原子为中心形成的钛金属氧簇，该中心钛原子通过配位键与配体中或其他形式氧原子结合。与二氧化钛相比，钛氧簇合物具有结构丰富多样，性能可调控等优势，在光催化、光降解等领域有着很好的应用前景。近年来，钛氧材料逐渐成为科学界的研究热点之一，将钛氧簇合物晶态材料用于染料分子的光降解的研究已经开始有了一些进展。与传统的物理吸附染料分子相比，光降解染料分子具有操作简单、反应时间短、处理成本等特点。但是，二氧化钛由于结构单一且禁带宽度较高等特点，严重限制了其在光降解染料分子方向的应用。而具有钛氧簇内核且禁带宽度更低的钛氧簇合物在光降解染料分子方向开始崭露头角。

随着工业的快速发展，环境问题已成为人们最关注的问题之一。尤其是染料工业和印染工业的迅速发展，使排入水体中的染料品种和数量也日益增多。由于工业用染料基本上都是有机染料，这类染料毒性大，色度深，难降解，其排入水体后会对人类健康造成严重的威胁，因此人们开始研究处理染料废水的工艺方法。传统的处理方法如吸附法，生物氧化法等处理效果差，不能达到完全处理的目的。自二氧化钛被用于光催化染料分子的实验成功以后，近几年，大量的研究都集中在二氧化钛的改性及其光催化降解染料废水方面。鉴于染料分子的污染对人身体的危害，开发出能够低成本、高效率在自然光下光降解染料分子的钛氧簇合物晶态材料是我们亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于一种具有良好稳定性的基于杯芳烃的钛氧簇合物晶态材料及其制备方法与应用。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案具体如下：

一种基于杯芳烃的钛氧簇合物晶态材料的制备方法，包括：将配体H₄BTC4A、硝酸钠和钛酸异丙酯加入由N,N-二甲基乙酰胺和甲醇组成的混合液中，混合均匀后于反应釜中加热反应一段时间，得到无色块状透明晶体，清洗，过滤，晾干，得到基于杯芳烃的钛氧簇合物晶态材料。

优选的，所述H₄BTC4A、硝酸钠和钛酸异丙酯的摩尔比为1：6：100。

优选的，所述N,N-二甲基乙酰胺和甲醇的体积比为4：2。

优选的，所述反应釜为聚四氟乙烯反应釜，所述加热温度为80℃，所述反应时间为5天。

本发明还提供了由上述制备方法制备的基于杯芳烃的钛氧簇合物晶态材料。

本发明还提供了上述基于杯芳烃的钛氧簇合物晶态材料在染料分子光降解中的应用。

优选的，所述应用具体包括：在日光照射条件下，向含有亚甲基蓝的溶液中加入基于杯芳烃的钛氧簇合物晶态材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明的一种钛氧簇合物晶态材料是一类具有Ti₂Na₄核心的钛氧簇合物，具有良好的稳定性，可在空气中长期存放；其禁带宽度低；