[发明专利]一种锌配位聚合物及其刚果红复合物的制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于配位化学领域，涉及一种锌配位聚合物及其刚果红复合物的制备方法和用途，具体涉及一种以1,2,3-苯三甲酸，N,N’-二(吡啶-3-基)丁二酰胺为配体的锌配位聚合物，其与刚果红的复合物，其制备方法，及其在制备光伏电池中的用途。

背景技术

有机染料广泛应用于塑料、造纸、纺织等行业，富含有机染料的工业废水造成了严重的环境污染，危害着人类健康。如何从工业废液中高效快速地去除有机染料，并加以利用、变废为宝，是一项十分重要的课题。

目前，针对富含有机染料的废液的处理方法主要有降解和吸附等。降解途径主要使用光敏催化剂，使染料降解为二氧化碳和水，从而净化水质；吸附途径主要使用吸附剂，利用其孔洞和较大的比表面积，经过电荷吸引或离子交换的过程对染料进行吸附分离，并用合适的溶剂将其洗脱，从而实现染料的循环再利用。目前，使用较为广泛的吸附剂有活性炭、木材等。但是这些吸附剂的吸附量一般较小且不具有选择性，吸附后作为复合物材料再利用的例子尚缺乏研究。

近来，金属有机框架（Metal-Organic Framework，MOF）结构在染料吸附和分离中的应用引起了大家的关注。该方法的主要原理如下：利用金属有机框架结构较大的比表面以及所含官能团与染料分子的电荷吸引、氢键或π-π堆积等相互作用选择性地吸附染料分子，从而达到分离染料的目的。与其他吸附剂相比，配位聚合物可以通过调节其孔洞尺寸以及有机配体中官能团的给电子和吸电子能力有效地实现快速、大量、有选择性地吸附，并且可以循环利用。其中，孙忠明课题组报道了一种配位聚合物吸附甲基蓝的应用（参见Fei-Yan Yi, Wei Zhu, Song Dang, Jian-Ping Li, Dai Wu, Yun-hui Li, Zhong-Ming Sun, Chem. Commun., 2015, 51, pp3336-3339）。但是，文章中仅对染料吸附分离的选择性和效果进行了研究，而并未对吸附后的配位化合物和染料复合物的性质进行探讨。

因此，设计并合成一种吸附选择性高、效果好的配位聚合物，用以吸附废液中的染料，并对该配位聚合物及其吸附染料后形成的复合物进行光电性质方面的研究具有十分重要的意义。

发明内容

针对上述情况，本发明的目的在于提供一种锌配位聚合物，该锌配位聚合物的制备方法，该锌配位聚合物与刚果红的复合物，该复合物的制备方法及其用途。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种锌配位聚合物，其为由锌、联苯三甲酸（hemimellitic acid）、N,N’-二(吡啶-3-基)丁二酰胺（N,N’-di(pyridine-3-yl)succinamide）和水组成的阴阳离子对型配位聚合物，其分子式为C₁₆H₁₇N₂O₁₀Zn，其化学式为[Zn(1,2,3-BTA)(H₂O)]·(H₂L)_0.5·2H₂O，其中：

所述联苯三甲酸（又名1,2,3-苯三甲酸）简写为1,2,3-H₃BTA，化学式中的1,2,3-BTA表示联苯三甲酸的负三价酸根；

所述N,N’-二(吡啶-3-基)丁二酰胺（又名N,N’-二(吡啶-3-基)琥珀酰胺）简写为L，化学式中的H₂L表示N,N’-二(吡啶-3-基)丁二酰胺结合两个质子后形成的正二价阳离子。

另一方面，本发明提供了上述锌配位聚合物的制备方法，其包括下列步骤：

（1）按照二水合醋酸锌:联苯三甲酸:N,N’-二(吡啶-3-基)丁二酰胺=1~3:1~3:1的摩尔比，将上述反应物加入到反应容器中，封闭反应容器后，将反应体系于100~150℃反应1~3天；

（2）反应结束后，将反应体系冷却至室温，得到晶体；

（3）将步骤（2）中得到的晶体过滤、洗涤并干燥，得到锌配位聚合物。

在一项优选的实施方案中，步骤（1）中所述二水合醋酸锌、联苯三甲酸、N,N’-二(吡啶-3-基)丁二酰胺之间的摩尔比为2:2:1。

在一项优选的实施方案中，步骤（1）中所述反应容器为耐热反应釜。

在一项优选的实施方案中，步骤（1）中所述反应体系还包含碱溶液。