[发明专利]一种铜配合物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及铜配合物，具体涉及一种基于铜(II)离子与2,3-二(4-甲基-苯甲酸基)丁二酸构筑的铜配合物及其制备方法，以及该铜配合物在催化降解亚甲基蓝染料中的应用。

背景技术

我国是全球染料业第一大国，印染废水已成为我国工业废水主要来源之一。印染废水中含有大量以芳环为母体的有机组分，它们的处理和降解已成为当前环境工作的重点与难点之一。以亚甲基蓝为例，亚甲基蓝(MB)是一种硫氮杂苯染料，广泛应用于化学指示剂、染料、生物染色剂和药物等方面，不易被降解，是印染废水的典型代表，容易引起一系列环境问题。目前，国内外处理印染废水的主要方法包括物理法、化学法、物理化学法、生物化学法等。其中，光催化降解法是近几十年发展起来的处理污水的新方法。光催化降解法能有效降解多种有机污染物并将其矿化为CO₂、H₂O或毒性更小的有机物，是一种节能、高效、污染物降解彻底的处理方法。常用的光催化降解催化剂包括金属氧化物、硫化物、配合物和分子筛等，其中金属配合物类光催化剂由于本身易形成超分子聚集体，易于过滤，而且其多孔、多层、网状等特殊的结构使其具有较大比表面积，使催化活性的点位有所增加，并使反应中产物或底物具有较快的扩散速度，可有效提高其再生和回收效率，因此研究这类光催化剂的分子结构和光催化活性之间的规律，可以为设计和合成具有高效催化活性的催化剂提供理论借鉴和实际帮助。

发明内容

本发明的目的是提供一种铜配合物及其制备方法，以及该铜配合物在催化降解亚甲基蓝染料中的应用。

本发明提供的一种铜配合物，结构简式为：[Cu(C₂₀O₈H₁₇)₂(DMF)(H₂O)]·DMF·H₂O，其中C₂₀O₈H₁₇代表配体2,3-二(4-甲基-苯甲酸基)丁二酸根，DMF代表N,N’-二甲基甲酰胺。其化学结构式为：

该配合物的晶体属于单斜晶系，空间群为P2₁，晶胞参数为：α＝γ＝90°，β＝93.886(3)°。不对称单元包括一个二价铜离子，两个2,3-二(4-甲基-苯甲酸基)丁二酸根，两个DMF及两个水分子。其中铜离子的配位构型为四配位平面四边形，分别与两个2,3-二(4-甲基-苯甲酸基)丁二酸根上的氧原子、一个DMF上的氧原子及一个水分子配位。Cu-O键长的范围为上述方法制备的配合物在常温常压下可稳定存在且不溶于水。在室温条件、日光照射下对亚甲基蓝染料具有很好的降解效果，可以用作降解亚甲基蓝染料的催化剂。

本发明提供的一种铜配合物的制备方法，包括如下步骤：

(1)按摩尔比1:1～2:1～2取CuCl₂·2H₂O、2,3-二(4-甲基-苯甲酸基)丁二酸和KOH，分别溶于甲醇、DMF和水中，再将它们混合；

(2)室温搅拌至少12h，得到蓝色透明溶液，过滤收集滤液，将滤液静置于4℃的冰箱中，15天后有蓝色块状晶体析出，过滤收集，蒸馏水洗涤，干燥，产率可达60％。

CuCl₂·2H₂O，2,3-二(4-甲基-苯甲酸基)丁二酸和KOH的摩尔比为1︰2︰2时产率最高；对应的溶剂必须分别为甲醇、DMF和水才能得到本发明的单核铜配合物，更换溶剂，如将甲醇更换为乙醇等均不能获得本发明的单核铜配合物。

本发明的优点和效果：

本发明提供的铜配合物是基于2,3-二(4-甲基-苯甲酸基)丁二酸配体构成的一种新配合物，使用常规化学合成方法，制备方法工艺简单，样品稳定性好，纯度高，成本低，推广应用前景良好。在常温、日光照射条件下可快速催化降解亚甲基蓝染料，42分钟降解率可达77％。

附图说明

图1本发明配合物[Cu(C₂₀O₈H₁₇)₂(DMF)(H₂O)]·DMF·H₂O的不对称单元结构图。

图2本发明配合物存在下，在室温条件日光照射下亚甲基蓝溶液的紫外吸收光谱。

图3室温条件日光照射下，本发明配合物对亚甲基蓝的催化降解以及不加配合物的对比试验。

具体实施方式