[发明专利]一种基于三吡唑配体的金属-有机框架、制备方法及其在有机染料降解的应用

说明书

本发明公开一种基于三吡唑配体的金属‑有机框架、制备方法及其在有机染料降解的应用，属于晶态材料技术领域。所述金属‑有机框架的化学分子式[Zn₇(OH)₂(TPA)₄(H₂O)]，有机配体为4,4',4'‑三（1H‑吡唑‑4‑基）三苯胺（H₃TPA）。其制备方法为密封条件下，有机配体H₃TPA、六水硝酸锌与4,4'‑联吡啶，在N,N‑二甲基甲酰胺和水的混合溶液中，经由热反应得到该类金属‑有机框架的晶体。所述金属‑有机框架材料具有较大的比表面积，永久的孔洞结构，并且可以在pH值为2~13的水溶液环境中保持框架结构的完整性。该材料具有可见光吸收性能，可用作水体中有机染料光催化降解的催化剂。

技术领域

本发明属于晶态材料的技术领域，技术涉及金属-有机配位聚合物材料，特别是一种基于三吡唑配体金属-有机框架、制备方法及其在有机染料降解的应用。

背景技术

金属-有机框架（metal-organic frameworks，MOFs）是由有机配体和金属节点自组装形成的杂化晶态材料，兼具有机和无机材料的特性。同时其具有结构可设计、性质可裁剪以及高比表面积等特点，在气体吸附与分离、催化、传感和电化学等应用领域受到广泛关注，且工业化应用正在逐步推进。染料是塑料、纺织、造纸、皮革等工业生产过程中不可或缺的用料，由此产生的染料废水对生态环境造成严重的污染问题。此外，大多数染料是含有芳香环的合成有机染料，对生物体具有潜在的致癌性和致突变性。开发新型催化剂材料，通过光催化降解有机分子以去除水体有机染料的污染，是一项绿色的应用技术，具有优异的市场化应用前景。金属-有机框架的杂化特性和结构可设计性，使得其成为非常具有潜力的光催化剂材料。经过几十年的努力，金属-有机框架材料在光催化剂设计开发方面有了十足的进步。

稳定性是金属-有机框架材料在实际应用中面临的一个关键挑战，特别是面临水环境的应用体系。对于金属-有机框架光催化剂的制备，光子吸收基团的引入和催化活性中心的构建是该项技术的两个核心问题。本发明所得一种金属-有机框架材料具有优异的水体系稳定性，并且通过有机配体分子设计，该金属-有机框架材料能够吸收可见光，激发活性中心降解水体中的有机染料分子。因此，该发明材料对水中有机染料污染物的去除具有潜在的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于三吡唑配体金属-有机框架、制备方法及其在有机染料降解的应用。

本发明的基于三吡唑配体金属-有机框架，化学分子式为[Zn₇(OH)₂(TPA)₄(H₂O)]，其中金属节点是锌(Zn²⁺)离子，TPA³⁻为脱质子的光敏有机配体4,4',4'-三（1H-吡唑-4-基）三苯胺（CAS号：2172856-38-9）。该晶体材料是通过溶解热合成法合成，利用单晶衍射解析其结构。从该晶体的骨架连接构筑的角度分析，它是三维金属-有机框架材料，晶体结构属于单斜晶系，空间群为C2/c，晶胞参数为：a =37.767(3) Å， b =15.9977(13) Å，c =32.703(3) Å；α =90 °，β =111.374(5) °，γ =90 °。