[发明专利]基于半刚性双吡啶双酰胺配体和5-甲基间苯二甲酸的过渡金属配合物及其合成方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于光催化材料及合成方法领域，特别涉及一种基于半刚性双吡啶双酰胺配体和5-甲基间苯二甲酸的过渡金属配合物及其合成方法和应用。

背景技术

基于含氧有机羧酸配体和含氮有机杂环配体混合配体构建的过渡金属功能配合物是一种无机-有机功能化的杂化材料，具有结构丰富多样、催化性能良好、应用范围广的特点。虽然目前为止利用水热技术已经合成了一些性质优异、结构新颖的过渡金属配合物材料，但是由于不仅过渡金属离子会对此类杂化材料的结构、性能产生影响，而且含氮杂环配体种类的改变也是决定功能配合物最终结构和性能的重要因素，含氮杂环配体的固有的结构特性会制约这类功能配合物的合成，如配体的柔韧性、配体长度、配位点的数量等；因此，有效设计、合成具有特定功能的配合物材料仍然比较困难。

目前，用来构筑过渡金属功能配合物的含氮杂环有机配体中含有吡啶基团的配体所占的比例最大，但是吡啶官能团仅仅起到与过渡金属配位的作用，导致其形成的配合物为憎水性，因此对水溶性的有机污染物的亲和能力较差、催化降解效果较差。此外，已知的功能性配合物作为光催化剂通常是对废水中的某一特定有机污染物有较好的降解能力，不能同时催化多种有机污染物，催化能力具有局限性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种对多种水溶性污染物亲和能力强、催化降解效果好的基于半刚性双吡啶双酰胺配体和5-甲基间苯二甲酸的过渡金属配合物及其合成方法和应用。

本发明的技术解决方案是：

一种基于半刚性双吡啶双酰胺配体和5-甲基间苯二甲酸的过渡金属配合物，该配合物的分子式如下：

[Cu(3-bpah)(5-MIP)]·2H₂O；

[Ni(3-bpah)(5-MIP)]·H₂O；

[Co(3-bpah)(5-MIP)]·H₂O；

[Cu(4-bpah)(5-MIP)(H₂O)]；

[Ni(4-bpah)(5-MIP)(H₂O)]·H₂O；

[Co(4-bpah)(5-MIP)]；

其中，3-bpah为N,N'-双(3-吡啶甲酰胺)-1,2-环己烷，4-bpah为N,N'-双(4-吡啶甲酰胺)-1,2-环己烷，5-MIP为5-甲基间苯二甲酸。

一种基于半刚性双吡啶双酰胺配体和5-甲基间苯二甲酸的过渡金属配合物的合成方法，其具体步骤是：

将Cu²⁺或Ni²⁺或Co²⁺的氯化物、半刚性双吡啶双酰胺配体、5-甲基间苯二甲酸，加入去离子水，在室温下搅拌20min～60min形成悬浮混合物，所述半刚性双吡啶双酰胺配体与5-甲基间苯二甲酸的摩尔比为1:1～1:2，所述半刚性双吡啶双酰胺配体与Cu²⁺、Ni²⁺、Co²⁺的氯化物的摩尔比为1:1～1:3，用NaOH溶液调pH为6.0～7.5，倒入高压反应釜中升温至110℃～130℃，水热条件下保温48h～96h，降温到室温得到块状晶体，用去离子水和乙醇交替清洗2次～5次，室温下自然晾干，得到基于半刚性双吡啶双酰胺配体和5-甲基间苯二甲酸的过渡金属配合物。

所述的半刚性双吡啶双酰胺配体为N,N'-双(3-吡啶甲酰胺)-1,2-环己烷或N,N'-双(4-吡啶甲酰胺)-1,2-环己烷。

所述Cu²⁺、Ni²⁺、Co²⁺的氯化物、半刚性双吡啶双酰胺配体和5-甲基间苯二甲酸的摩尔比为2:1:1.5。

所述的Cu²⁺、Ni²⁺、Co²⁺的氯化物分别为CuCl₂·2H₂O、NiCl₂·6H₂O、CoC l₂·6H₂O。

升温时，升温速率为 5℃/h～15℃/h；降温时，降温速率为2.5℃/h～10℃/h。

所述去离子水的加入量为高压反应釜容积的30%～70%。

所述NaOH溶液的浓度为0.1mol/L～1.0mol/L。