[发明专利]基于三元羧酸配体的In-MOF材料及制备方法和应用

说明书

本发明公开了基于三元羧酸配体的In‑MOF材料，化学式为{[(CH₃)₂NH₂]₂(In₃O₄L₁)}_n·(solvent)_x，其中，H₃L为三角形有机配体4,4',4”‑[苯三酰三(羰基苯)]‑3,3',3”‑三甲基‑三苯甲酸；本发明还公开了该材料的制备方法，具体为：将三水合硝酸铟与有机配体H₃L、六次甲基四胺溶于N,N‑二甲基甲酰胺中，并滴加浓硝酸溶液调节pH，在溶剂热条件下反应，即可。本发明的In‑MOF材料对可见光的吸收波长范围为400‑650nm，具有出色的可见光响应能力，其在光催化降解水中甲基橙时表现出良好的光催化降解效率、水稳定性、易回收和可循环使用性能。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种基于三元羧酸配体的In-MOF材料，还涉及该In-MOF材料的制备方法，还涉及该In-MOF材料的应用。

背景技术

全球约2/3的人面临水资源短缺问题，水体污染导致的水质恶化进一步加剧了用水紧缺。据统计，全球每年消耗近数十万吨染料，在生产和使用过程中，约15～20％的染料会流失，进而产生数亿吨高浓度染色残夜，排入水体后即使浓度被稀释得很低(1mg L^-1)也会产生高色度，遮蔽太阳光并摧毁水生生态系统。从分子角度看，染料的结构多复杂的多芳环/杂环共轭体系，分子量大、稳定性高，无法自然降解。这引起了世界各国政府、工业界和学界的高度重视。研究如何解决这一重大水污染问题，是对国家提出的加强生态环境保护、建设生态环境友好型国家要求的积极响应。

物理絮凝/吸附、化学氧化和微生物/酶降解等方法已被用于去除水中染料等有机污染物，但是存在耗时、耗能、处理工艺复杂并产生二次污染等问题。光催化降解，因具有经济性高、操作简便、处理彻底且环境友好等特点以及有效利用太阳光能的能力而备受瞩目。但是，金属氧化物如TiO₂、ZnO等在应用过程中易于流失、再生性差，单一光催化剂存在能带间隙宽、难以有效利用可见光、光生电子-空穴对易闭合、光电流量子产率和降解率低等缺点。金属硫化物如CdS、In₂S₃等易被光腐蚀产生二次污染，且其颗粒表面能高易团聚失效。金属-有机框架(MOFs)是由金属节点与多齿有机配体通过配位键形成的结晶性多孔杂化材料。丰富多样的金属离子、有机配体，以及二者组成的多样性和可调节性，使得MOFs提供了一种在单一固体平台上集成光捕获和光催化组件的途径；贡献了一种通过空间限制方式整合多个部件，进而激发它们的协同功能的新策略。开发新型的MOFs材料，作为光催化剂，用于光催化降解水中的染料分子，为受污染水环境的修复提供了一种全新的途径。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于三元羧酸配体的In-MOF材料。

本发明的另一目的是提供上述基于三元羧酸配体的In-MOF材料的制备方法。

本发明的第三目的是提供上述基于三元羧酸配体的In-MOF材料在光催化降解水中甲基橙的应用。

本发明所采用的第一技术方案是，基于三元羧酸配体的In-MOF材料，化学式为{[(CH₃)₂NH₂]₂(In₃O₄L₁)}_n·(solvent)_x，其中，H₃L为三角形有机配体4,4',4”-[苯三酰三(羰基苯)]-3,3',3”-三甲基-三苯甲酸，[(CH₃)₂NH₂]为质子化的二甲胺分子，solvent为客体有机溶剂分子；

该In-MOF材料的晶体结构归属于单斜晶系，C2/m空间群，晶胞参数为：α＝90°，β＝121.55(3)°，γ＝90°。