一种双核镉配合物光催化剂的制备方法及其产品和应用

1.本发明涉及催化剂技术领域，更具体地说，涉及一种双核镉配合物光催化剂的制备方法及其产品和应用。


背景技术：

2.当前，水资源污染是世界各国普遍面临亟待解决的问题之一。如今，人与自然和谐相处被提上了提倡议程。在经济飞速发展的同时许多国家都面临着不同程度的环境问题，水污染是人们不得不重视的一个挑战。
3.工业废水是水污染的一大污染源，随着我国纺织、皮革、造纸、橡胶及食品加工行业的发展，大量含染料亚甲基蓝的废水排放进入水体，造成了严重的水体污染。据研究表明，亚甲基蓝会损伤眼睛和皮肤，还可能引发呕吐、心律不齐，甚至导致人死亡，因此对废水中亚甲基蓝的消除对当今社会来说至关重要。
4.亚甲基蓝是一种广泛使用的有机染料，它比较难降解，又有毒性，对环境的破坏比较大。
5.氯吡苯脲是一种具有细胞分裂素活性的苯脲类植物生长调节剂，广泛用于农业，园艺和果树，促进细胞分裂，促进细胞扩大伸长，促进果实肥大；提高产量；保鲜等，氯吡苯脲进入水体会对环境造成极大的危害。
6.光催化原理是基于光催化剂在光照的条件下具有的氧化还原能力，从而可以达到净化污染物、物质合成和转化等目的。通常情况下，光催化氧化反应以半导体为催化剂，以光为能量，将有机物降解为二氧化碳和水。因此光催化技术作为一种高效、安全的环境友好型环境净化技术，对室内空气质量的改善已得到国际学术界的认可。


技术实现要素：

7.1.要解决的技术问题
8.针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种双核镉配合物光催化剂的制备方法及其产品和应用，本发明提供双核镉配合物及制备方法和双核镉配合物作为光催化剂降解亚甲基蓝和氯吡苯脲的应用，双核镉配合物的制备工艺简单，易于操作，该双核镉配合物用于污水处理，使得亚甲基蓝和氯吡苯脲的污水均能进行绿色、无污染处理。
9.2.技术方案
10.为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
11.一种双核镉配合物光催化剂的制备方法，将镉盐溶于甲醇和水的混合溶液中，然后加入苯并咪唑-2-苯甲酸，室温下搅拌反应，然后将混合液密封后在60-100℃下进行反应；再缓慢冷却至室温，得到浅黄色晶体，即双核镉配合物。
12.优选的，甲醇和水的体积比为大于等于1。
13.优选的，镉盐可以为硫酸盐、氯化盐和醋酸盐中的一种或多种。
14.优选的，镉盐与苯并咪唑-2-苯甲酸的摩尔比为1:2。
15.优选的，反应温度为100℃。
16.一种双核镉配合物，采用一种双核镉配合物光催化剂的制备方法制得的；双核镉配合物的分子式为c
56h36
n8o8cd2。
17.双核镉配合物作为光催化剂的应用。
18.双核镉配合物作为光催化剂在催化降解亚甲基蓝中的应用。
19.双核镉配合物作为光催化剂在降解氯吡苯脲中的应用。
20.3.有益效果
21.相比于现有技术，本发明的优点在于：
22.(1)本发明中的双核镉配合物的制备工艺简单，易于操作。
23.(2)本发明由双核镉配合物光催化剂的制备方法制备出双核镉配合物，制备出的双核镉配合物可以作为光催化剂对亚甲基蓝和氯吡苯脲进行降解，亚甲基蓝和氯吡苯脲的污水均能进行绿色、无污染处理。
附图说明
24.图1为本发明的双核镉配合物的单晶结构图；
25.图2为本发明实验组1亚甲基蓝染料在双核镉配合物催化下的紫外-可见吸收光谱；
26.图3为本发明实验组1和对照组1亚甲基蓝溶液在不同光照时间下的降解率曲线图；
27.图4为本发明实验组2氯吡苯脲在双核镉配合物催化下的紫外-可见吸收光谱；
28.图5为本发明实验组2和对照组3氯吡苯脲在光照不同时间时的降解率曲线图；
29.图6为本发明的双核镉配合物在光催化降解亚甲基蓝过程中的循环利用的降解率柱状图；
30.图7为本发明的双核镉配合物的紫外-可见漫反射光谱。
31.图8为双核镉配合物的实物示意图。(图中为灰度模式下的块状晶体，实际颜色为浅黄色)
具体实施方式
32.下面通过具体实施例，对本发明的技术做进一步的解释说明:
33.合成实施例1：将23mg cdcl2·
2.5h2o(0.1mmol)溶于6ml体积比为1:1的甲醇和水的混合溶液中，然后加入48mg苯并咪唑-2-苯甲酸(0.2mmol)，室温下搅拌反应30min，然后将混合液转移至聚四氟乙烯反应釜中，将反应釜密封后在100℃烘箱内反应24h；缓慢冷却至室温，得到浅黄色块状晶体，即双核镉配合物，双核镉配合物的产率57％。
34.合成实施例2：将42mg cdso4(0.2mmol)溶于12ml体积比为1:1的甲醇和水的混合溶液中，然后加入96mg苯并咪唑-2-苯甲酸(0.4mmol)，室温下搅拌反应30min，然后将混合液转移至聚四氟乙烯反应釜中，将反应釜密封后在100℃烘箱内反应24h；缓慢冷却至室温，得到浅黄色块状晶体，即双核镉配合物，双核镉配合物的产率为65％。
35.验证实施例1，请参阅图2和图3。
36.利用双核镉配合物作为光催化剂对亚甲基蓝水溶液的降解实验，设置实验组1、对
照组1和对照组2。
37.实验组1：在50ml烧杯中加入20ml亚甲基蓝溶液(mb)，亚甲基蓝溶液的浓度为10mg/l，向烧杯中加入50mg双核镉配合物作为光催化剂，在避光环境下，搅拌15min后静置45min，使体系达到吸附平衡。
38.对照组1：在50ml烧杯中加入20ml亚甲基蓝溶液(mb)，亚甲基蓝溶液的浓度为10mg/l，在避光环境下，搅拌15min后静置45min。
39.对照组2：在50ml烧杯中加入20ml亚甲基蓝溶液(mb)，亚甲基蓝溶液的浓度为10mg/l，在避光环境下，搅拌15min后静置45min。
40.将实验组1、对照组1和对照组2的上清液分别放置在紫外-可见分光光度计上，扫描亚甲基蓝溶液的吸收光谱(记为t＝0时的光谱曲线)。
41.将实验组1和对照组1的上清液均置于紫外灯下，打开光源开始计时，分别扫描t＝10min，t＝20min，t＝40min，t＝60min，t＝80min，t＝120min时，亚甲基蓝溶液的吸收光谱，得到实验组1和对照组1中的亚甲基蓝溶液在不同光照时间后的紫外-可见吸收光谱，实验组1中的亚甲基蓝溶液在不同光照时间下的紫外-可见吸收光谱如图2所示。
42.通过有机污染物在不同时刻最大吸收波长处的吸光度可以计算降解率，用来表征有机污染物的降解程度，计算公式如下：
43.d＝(a0－a
t
)/a0×
100％
44.式中，a0为有机污染物在t＝0时的初始吸光度值，a
t
为光照t时间后有机污染物的吸光度值。
45.实验组1和对照组1的亚甲基蓝溶液在不同光照时间下的降解率曲线图如图3所示。
46.对双核镉配合物作为光催化剂对亚甲基蓝进行降解的实验结果进行分析：
47.请参阅图2，通过观察亚甲基蓝的吸收光谱可以发现，亚甲基蓝的特征吸收峰在664nm处，在紫外光照射下，被双核镉配合物为催化剂降解亚甲基蓝溶液，随着光照时间的延长亚甲基蓝的吸收光谱逐渐减弱，进而表明亚甲基蓝的浓度逐渐降低。
48.请参阅图3，亚甲基蓝溶液在双核镉配合物的催化下，亚甲基蓝溶液在紫外光照射120min后，亚甲基蓝的降解率达到81.19％。
49.请参阅图3，通过对照组1实验结果可以发现，亚甲基蓝溶液在不加双核镉配合物催化剂的情况，亚甲基蓝溶液在紫外光照射120min后，亚甲基蓝的降解率仅为8.81％。
50.对照组2中，亚甲基蓝溶液在无双核镉配合物催化剂和无紫外光照下，没有任何降解。
51.请参阅图6，在相同的催化条件下，催化条件为取20ml亚甲基蓝溶液，亚甲基蓝溶液浓度为10mg/l，亚甲基蓝溶液在紫外光照射120min，用50mg双核镉配合物对亚甲基蓝溶液进行降解，对50mg双核镉配合物进行循环利用5次，亚甲基蓝的降解率仅从最初的81.2％略微下降到78.1％，实验发现，双核镉配合物在用作光催化剂时，具有良好的稳定性，可以多次循环利用。
52.验证实施例2
53.利用双核镉配合物作为光催化剂对氯吡苯脲溶液进行降解实验：设置实验组2，对照组3和对照组4。
54.实验组2：在50ml烧杯中加入20ml氯吡苯脲溶液，氯吡苯脲溶液的浓度为10mg/l，向烧杯中加入50mg双核镉配合物作为光催化剂，在避光环境下，搅拌15min后静置45min，使体系达到吸附平衡。
55.对照组3：在50ml烧杯中加入20ml氯吡苯脲溶液，氯吡苯脲溶液的浓度为10mg/l，在避光环境下，搅拌15min后静置45min，使体系达到吸附平衡。
56.对照组4：在50ml烧杯中加入20ml氯吡苯脲溶液，氯吡苯脲溶液的浓度为10mg/l，在避光环境下，搅拌15min后静置45min，使体系达到吸附平衡。
57.将实验组2，对照组3和对照组4的上清液分别放置在紫外-可见分光光度计上，扫描亚甲基蓝溶液的吸收光谱(记为t＝0时的光谱曲线)。
58.将实验组2和对照组3的上清液均置于紫外灯下，打开光源开始计时，分别扫描t＝15min，t＝40min，t＝60min，t＝100min，t＝180min，t＝300min时，氯吡苯脲溶液的紫外-可见吸收光谱，实验组2中的氯吡苯脲溶液在不同光照时间下的紫外-可见吸收光谱如图4所示。
59.通过有机污染物在不同时刻最大吸收波长处的吸光度可以计算降解率，用来表征有机污染物的降解程度，计算公式如下：
60.d＝(a0－a
t
)/a0×
100％
61.式中，a0为有机污染物在t＝0时的初始吸光度值，a
t
为光照t时间后有机污染物的吸光度值。
62.实验组2和对照组3的氯吡苯脲溶液在不同光照时间下的降解率曲线图如图5所示。
63.对双核镉配合物作为光催化剂对氯吡苯脲进行降解的实验结果进行分析：
64.氯吡苯脲是一种植物激素，在低浓度时可以促进植物细胞的分裂。
65.请参阅图4，通过实验组2可以发现，在紫外光照射下，被双核镉配合物作为光催化剂降解的氯吡苯脲溶液，氯吡苯脲在紫外光区的特征吸收峰位于261nm处。
66.请参阅图4，氯吡苯脲光催化实验表明，随着光照时间的延长氯吡苯脲溶液的吸收光谱逐渐减弱，表明氯吡苯脲的浓度逐渐降低。
67.请参阅图5，通过实验组1可以发现，氯吡苯脲溶液在双核镉配合物的催化下，氯吡苯脲溶液在紫外光下照射300min，氯吡苯脲的降解率达到82.36％。
68.请参阅图6，通过对照组3可以发现，氯吡苯脲溶液在不加双核镉配合物催化剂的情况下，紫外光照射300min后，氯吡苯脲的降解率仅为8.91％。
69.对照组4中的氯吡苯脲在不光照的情况下没有任何降解。