[发明专利]基于三角形有机配体的Cu-MOF材料及制备方法和应用

说明书

本发明公开了基于三角形有机配体的Cu‑MOF材料，化学式为{[Cu₃(L)₂(H₂O)₃]·14DMF·16H₂O}_n，其中，H₃L为4,4',4”‑[苯三酰三(羰基苯)]‑3,3',3”‑三甲基‑三苯甲酸，DMF为N,N‑二甲基甲酰胺；本发明还公开了Cu‑MOF材料的制备方法，具体为：在封闭条件下，将Cu(NO₃)₂·3H₂O、有机配体H₃L、模板剂六水哌嗪、N,N‑二甲基甲酰胺和无水乙醇混合，搅拌，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Cu‑MOF材料具有良好的热稳定性，在光催化降解水中亚甲基蓝时表现出良好的光催化降解效率、水稳定性和可循环使用性能。

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角形有机配体的Cu-MOF材料，还涉及该Cu-MOF材料的制备方法，还涉及该Cu-MOF材料的应用。

背景技术

随着工业化快速发展及人口爆增，人类长期向水体中排放大量有机污染物，引起严峻的水资源污染和用水短缺。这些有机污染物通常有毒且难以生物降解。有机废水种类繁多，主要包括有机染料、酚类、联苯类、农药和碳水化合物等类别，而且每一类型的有机污染物又可以细分为很多的种类。以有机染料为例，在过去的数十年间，工业合成染料在不同的工业领域包括造纸、塑料、纺织、皮革和食品生产等工业生产过程中的应用需求急剧增长，随之而来的是从这些工业领域排放出的含染料的有机废水对水体带来日益严重的污染，这已经引起全球性地广泛关注。

人们采用了很多物/化技术包括凝聚/絮凝、吸附、化学氧化和光催化等来去除染料。但是，面临着一些操作上的弊端，例如，凝聚/絮凝技术会将水中溶解的有机染料污染物转变为大量难处理的烂泥沉淀物；化学氧化技术耗费极高而且氧化剂的寿命很短；物理吸附方法的吸附剂再生处理困难还会对水体造成二次污染。光催化降解，具有操作简便、低成本和高效率的特点，已经被证明是一种值得期待的处理方法。但是，开发具有高效可见光利用效率的光降解催化剂，仍然面临着巨大的挑战。金属-有机框架(MOFs)材料，含有导带和价带，分别对应于金属中心空的外层轨道和有机部分的外层轨道。该半导体材料往往有很宽的紫外-可见吸收，其边缘恰好落在半导体材料的特征能带间隙值范围内。通过合理地选择金属中心(半导体量子点)和有机链接单元(光吸收天线)，来构筑兼备高耐水解稳定性和高可见光吸收和响应能力的MOFs材料，作为光降解催化剂对水中的染料进行可见光催化降解是目前的研究热点。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于三角形有机配体的Cu-MOF材料。

本发明的另一目的是提供上述基于三角形有机配体的Cu-MOF材料的制备方法。

本发明的第三目的是提供上述基于三角形有机配体的Cu-MOF材料用于对水体中的阳离子染料亚甲基蓝的光催化降解。

本发明所采用的技术方案是，基于三角形有机配体的Cu-MOF材料，化学式为{[Cu₃(L)₂(H₂O)₃]·14DMF·16H₂O}_n，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，DMF为N,N-二甲基甲酰胺；

该Cu-MOF材料的晶体结构归属于立方晶系，Pn-3n空间群，晶胞参数为：α＝90°，β＝90°，γ＝90°。

本发明所采用的另一技术方案是，基于三角形有机配体的Cu-MOF材料的制备方法，具体为：