基于鐵與鄰菲羅啉的高效光催化劑及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及環境催化材料、環境保護材料技術領域，具體涉及一種基于鐵與鄰菲羅啉的高效光催化劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著近代工業的發展，工業廢水的有機物質對環境造成了巨大的破壞，如何有效地降解廢水中的有機物也成了研究人員的研究熱點。目前常用的有生物化學法、波膜過濾法、活性炭吸附法等等，但因為其成本高昂且難以獨立使用，因此研究一種高效且可以獨立使用的廢水處理材料變得至關重要。
[0003]常見的有機廢水的代表產物有羅丹明B、甲基橙和對硝基苯酚等，羅丹明B(Rhodamine B)又稱玫瑰紅B，或堿性玫瑰精，俗稱花粉紅，是一種具有鮮桃紅色的人工合成的染料，是氧雜蒽染料中的代表物質。經老鼠試驗發現，羅丹明B會引致皮下組織生肉瘤，被懷疑是致癌物質。羅丹明B在印染工業中大量應用，屬于有機廢水中的難降解、易積累的有毒污染物。如果不經處理即排放至水環境中，會對環境照成巨大的破壞，因此如何催化降解羅丹明便是一個亟待解決的難題。
[0004]近年來光催化降解材料因為其在廢水處理的中的應用，越來越受到研究人員的關注。光催化材料以太陽光作為驅動力，綠色環保，太陽能轉化效率高，穩定性高。而且光催化過程是一種深度氧化技術，可以將有機污染物通過氧化還原反應徹底分解，而傳統的污水處理材料僅僅是是將有機污染物吸附或者過濾，只是通過物理作用將其富集并轉移，并不能從根本上解決問題，容易造成二次污染。光催化技術反應條件溫和，在室溫下與光照下即可降解有機物質，而傳統的焚燒法可能會產生有毒的中間物質，再次污染環境。
【發明內容】
[0005](一)解決的技術問題
[0006]針對現有技術不足，本發明提供一種基于鐵與鄰菲羅啉的高效光催化劑及其制備方法，本發明光催化劑是有機配合基與鐵鹽類配體形成的金屬有機框架催化體系，能夠在室溫、可見光照射下以及較低的壓力條件下高效降解有機污染物，反應條件溫和，且制備工藝簡單，催化降解產物為水和二氧化碳，無毒無害不會造成二次污染。
[0007]( 二)技術方案
[0008]為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現:
[0009]—種基于鐵與鄰菲羅啉的高效光催化劑，所述光催化劑為:包括若干個由具有Fe2+的鐵鹽類配體與鄰菲羅啉配位形成的配位體，兩兩配位體再通過草酸連接形成的空間鏈狀結構；所述草酸鍵合所述Fe2+。
[0010]優選的，所述光催化劑能夠在室溫和可見光照射下降解有機污染物。
[0011]—種基于鐵與鄰菲羅啉的高效光催化劑的制備方法，包括以下步驟:
[0012]S1、取一定量的草酸鈉，備用；
[0013]S2、稱取一定量的氯化鐵和一定量的鄰菲羅啉，再與步驟S1中的草酸鈉共同置于反應釜中，加入一定量的去離子水攪拌0.5_3h，待溶液形成均勻液相，再滴加氫氧化鈉調節pH值至3.5-4.2，得到均勻混合溶液；
[0014]S3、將步驟S2中裝有均勻混合溶液的反應釜放入烘箱中，在150_170°C條件下保溫60-80h，取出后冷卻，在室溫下洗滌干燥，得到紫紅色晶體，即為本發明光催化材料。
[0015]優選的，步驟S1所述的氫氧化鈉調節pH值為4，步驟S2所述烘箱加熱條件為160°C 保溫 72h。
[0016]優選的，所述原料的摩爾比為草酸鈉:氯化鐵:鄰菲羅啉為1:1:1。
[0017](三)有益效果
[0018]本發明提供一種新型基于鐵與鄰菲羅啉的高效光催化劑及其制備方法，本發明具有以下有益效果:
[0019]1、反應條件溫和:本發明能夠在室溫、可見光照射下以及較低的壓力條件下高效降解有機污染物，反應條件溫和，在室溫下，僅需太陽光照即可降解水中的有機污染物；
[0020]2、催化效率高:本發明光催化劑在可見光條件下，三小時內即可完全催化降解多種有機污染物；
[0021]3、原料易得，價格低廉:采用氯化鐵、草酸鈉與鄰菲羅啉為原料，與常規的貴金屬光催化劑相比，原料價格極為低廉，且容易購買；
[0022]4、制備工藝簡單易行，適合大批量生產:該產品采用的為水熱法，制備后僅需干燥過濾即可獲得所需的產品，不需復雜工藝，無安全隱患，適合工業化生產。
[0023]5、催化降解過程可將污染物降解為水和二氧化碳，降解產物無毒無害，不會造成二次污染。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發明光催化劑晶體由一個草酸連接兩個配位體形成的的結構片段圖；
[0025]圖2為本發明光催化劑晶體由若干個草酸與配位體形成的鏈狀空間結構圖；
[0026]圖3為本發明光催化劑晶體的XRD圖譜；
[0027]圖4為本發明光催化劑晶體降解甲基橙、對硝基苯酚、羅丹明B的時間-降解率曲線圖；
[0028]圖5為本發明光催化劑晶體催化降解甲基橙波長-吸收率曲線圖；
[0029]圖6為本發明光催化劑晶體催化降解羅丹明B波長-吸收率曲線圖。
【具體實施方式】
[0030]為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0031]實施例1:
[0032]—種新型基于鐵與鄰菲羅啉的高效光催化劑的制備方法，包括以下步驟:
[0033]S1、取一定量的草酸鈉，備用；
[0034]S2、稱取一定量的氯化鐵和一定量的鄰菲羅啉，再與步驟S1中的草酸鈉共同置于水熱反應釜中待用，向入水熱反應釜中加入一定量的去離子水攪拌60min后形成均勻液相；然后在上述體系中滴加氫氧化鈉調節pH值至4，當pH在4-6之間，Fe2的鐵鹽類配體與鄰菲羅啉配位形成配位體，直到形成均勻混合溶液；
[0035]S3、將步驟S2中裝有均勻混合溶液的反應釜放入烘箱中，在160°C條件下保溫72h，取出后在室溫下進行洗滌干燥，即可得到1.089g紫紅色晶體，即為本發明光催化材料。
[0036]本發明基于鐵與鄰菲羅啉的高效光催化劑是由具有Fe2的鐵鹽類配體與鄰菲羅啉配位，再通過草酸鍵合Fe2+形成的空間鏈狀結構，該空間鏈狀結構是具有如圖1或圖2結構的金屬有機框架結構，本發明基于鐵與鄰菲羅啉的高效光催化劑是一種在可見光、常溫下以及較低的壓力條件下具有光催化作用的簡單的鐵基金屬有機框架材料。
[0037]實施例2:
[0038]—種新型基于鐵與鄰菲羅啉的高效光催化劑的制備方法，包括以下步驟:
[0039]S1、取一定量的草酸鈉，備用；
[0040]S2、稱取一定量的氯化鐵和一定量的鄰菲羅啉，再與步驟S1中的草酸鈉共同置于30mL水熱反應釜中待用，向入水熱反應釜中加入10mL的去離子水攪拌60min后形成均勻液相；然后在上述體系中滴加4mL氫氧化鈉調節pH值至4，直到形成均勻混合溶液；
[0041]S3、將步驟S2中裝有均勻混合溶液的反應釜放入烘箱中，在160°C條件下