一种具有光催化性能的有机杂化碲化物及其制备

摘要

本发明公开了一种具有光催化性能的有机杂化碲化物及其制备。一种具有光催化性能的有机杂化碲化物的化学名称为一水二乙烯三胺合碲化铟。制备方法是通过溶剂热合成方法生长出的晶体，以InCl

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有光催化性能的化合物及其制备，具体是一种具有光催 化性能的有机杂化碲化物及其制备。

背景技术

自1972年日本学者Fujishima和Honda发现二氧化钛光催化剂可以现实 光分解水产生氢气以来，引起了人们对光催化技术浓厚的兴趣。光催化技术不 仅在光催化分解水制氢和光催化还原二氧化碳制备有机物方面展示了诱人的 应用外，而且它是一种新型的现代环境污染控制技术，由于它对环境中主要有 机污染物有明显的降解效果，操作条件容易控制，氧化能力强，无二次污染， 具有明显的优势。因此，具有光催化活性的光催化剂在汽车尾气处理、光化学 转换、废水处理、空气净化、杀菌消毒、贵金属回收和防雾、自洁表面等方面 有着重要应用。

目前，对于有机染料废水的光催化降解研究，主要集中在二氧化钛、氧化锌等 含氧半导体光催化剂上，但这些催化剂在降解某些有机染料过程中，容易形成 了稳定的中间体而不能完全降解有机染料，因此，有必要根据不同类别有机污 染物的光催化降解机理，制备和优选新型催化剂。此外，含氧半导体光催化剂 一般具有较大的禁带宽度(如二氧化钛和氧化锌的禁带宽度分别为3.20eV和 3.37eV)，仅在紫外光范围(不足太阳光总能量的5％)内有响应，而在可见光范 围(太阳光总能量的43％左右)内无响应，这极大地限制了它们在可见光照射下 的光催化应用。硫属原子(S、Se、Te)的3p价带的位置较高，硫属化合物吸收 可见光的范围较宽，增强了它们在可见光照射下的光催化应用。基于此观点， 我们采用溶剂热法合成有机杂化碲化物[In₃Te₅(dien)]·H₂O。测试表明，其具有 良好的光

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有光催化性能的有机杂化碲化物及其制备。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

1.一种具有光催化性能的有机杂化碲化物；

1)一种有机杂化碲化物的化学名称为一水二乙烯三胺合碲化铟；

2)结构式为化学式：[In₃Te₅(dien)]·H₂O

3)理化性质：外观为黄色棒状晶体，无味道，微溶于有机溶剂和水。

2.一水二乙烯三胺合碲化铟的制备方法，是通过溶剂热合成方法生长出 的晶体，是以InCl₃、MgCl₂·6H₂O和Te为原料，其摩尔比为1.6∶1∶5，采用 二乙烯三胺作溶剂，在160～180℃下反应7天。得到黄色棒状晶体，经冷却， 乙醇洗涤，常温干燥，即为化合物一水二乙烯三胺合碲化铟。

3.化合物的确认

将制备的一水二乙烯三胺合碲化铟晶体在Bruke smart APEXII CCD衍射 仪上，用石墨单色器单色化的Mo Kα(λ＝0.071073nm)射线，以ω-θ方式扫描。 在296K下，共收集衍射点1271。经全矩阵最小二乘法对F²进行修正结构分 析用SHELXL-97软件包完成。化合物的分子式为C₈H₁₆In₆N₆O₄Te₁₀，相对分子 量为2225.19g/mL，晶体为正交晶系，空间群为Immm，单胞参数为a＝1 8.7709(8)，b＝11.2786(11)，α＝β＝γ＝90°，Z＝2。

4.化合物结构分析

在有机杂化碲化物[In₃Te₅(dien)]·H₂O的结构中，4个InTe₄四面体共边形成 稀少的四聚In₄Te₁₀建筑单元，In₄Te₁₀单元和[In(dien)]³⁺配阳离子相互连接，形 成一维中性双链[In₃Te₅(dien)]_n，游离的水分子位于链间。

5.一水二乙烯三胺合碲化铟的用途

光催化测量表明，有机杂化碲化物[In₃Te₅(dien)]·H₂O具有优良的光催化性 能，在375nm紫外光照射下，能够有效地降解有机染料如甲基橙、罗丹明B。 我们通过紫外分光光度计的吸光度来检测甲基橙和罗丹明B的浓度，经过实 验测定甲基橙最大吸收波长为464nm，罗丹明的最大吸收波长为527nm。在未 加入催化剂的时候甲基橙、罗丹明的浓度基本没有发生变化。加入催化剂后四 小时内甲基橙的降解达到70％，而罗丹明的降解达到50％。经过7小时的光 照催化甲基橙的降解达到100％，而罗丹明B的催达到近94％。从最大吸收波 长的衰减情况看，催化效果最好的是1-2小时，随着时间的增长其催化效果有 所降低，这可能更晶体的结晶度有关或者跟靶向物的浓度降低有关。经过XRD 粉末衍射的数据看，催化前后其粉末衍射花样基本相同，可以说明该化合物在 催化前后没有发生结构的变化，这预示着该催化剂可以循环利用。因此，具有 光催化活性的一水二乙烯三胺合碲化铟[In₃Te₅(dien)]·H₂O可代替常规的二氧 化钛光催化剂，预计在汽车尾气处理、光化学转换、废水处理、空气净化、杀 菌消毒、贵金属回收和防雾、自洁表面等高科技领域有着重要应用价值。

本发明的优点：

本发明所采用的制备方法具有工艺简单和重复性好等优点。该材料的优点 是不易溶于一般的溶剂。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

1.化合物制备

将InCl₃0.0179g(0.07936mmol)，Te 0.0057g(0.04467mmol)，MgCl₂·6H₂O 0.0206g(0.1015mmol)和3ml二乙烯三胺分别加入到硬质玻璃管中，并把玻璃 管的2端封口。在170℃的条件下保持7天，然后自然降温到室温。出现块 状晶体。取出晶体样品用乙醇洗涤3次，在干燥器中干燥，得到一水二乙烯三 胺合碲化铟晶体0.0390g。产率40％(以碲为标准)。

实施例2

将InCl₃0.0179g(0.07936mmol)，Te0.0057g(0.04467mmol)，MgCl₂·6H₂O 0.0206g(0.1015mmol)和3ml二乙烯三胺分别加入到硬质玻璃管中，并把玻璃 管的2端封口。在160℃的条件下保持7天，然后自然降温到室温。出现块 状晶体。取出晶体样品用乙醇洗涤3次，在干燥器中干燥，得到一水二乙烯三 胺合碲化铟晶体0.0390g。产率40％(以碲为标准)。

实施例3

将InCl₃0.0179g(0.07936mmol)，Te0.0057g(0.04467mmol)，MgCl₂·6H₂O 0.0206g(0.1015mmol)和3ml二乙烯三胺分别加入到硬质玻璃管中，并把玻璃 管的2端封口。在180℃的条件下保持7天，然后自然降温到室温。出现块 状晶体。取出晶体样品用乙醇洗涤3次，在干燥器中干燥，得到一水二乙烯三 胺合碲化铟晶体0.0390g。产率40％(以碲为标准)。

将制备的一水二乙烯三胺合碲化铟晶体在Bruke smart APEXII CCD衍射 仪上，用石墨单色器单色化的Mo Kα(λ＝0.071073nm)射线，以ω-θ方式扫描。 在296K下，共收集衍射点1271。经全矩阵最小二乘法对F²进行修正结构分 析用SHELXL-97软件包完成。化合物的分子式为C₈H₁₆In₆N₆O₄Te₁₀.相对分子 量为2225.19g/mL，晶体为正交晶系，空间群为Immm，单胞参数为a＝1 8.7709(8)，b＝11.2786(11)，α＝β＝γ＝90°，Z＝2。

2.性能测试

我们对有机杂化碲化物[In₃Te₅(dien)]·H₂O的光催化性能进行测试发现其 在紫外光照射下对甲基橙和罗丹明B有很好的降解作用。在4小时内催化效 果对甲基橙可以达到70％，对罗丹明B可以达到50％，在7小时内对甲基橙 的催化基本达到100％，对罗丹明B的催化也可以达到94％。并且我们通过粉 末衍射测试发现该催化剂在催化前后没有发生结构的变化，可以循环利用。