[发明专利]具有催化光降解甲基橙染料性质的锌配合物及其制备方法

说明书

本发明提供一种具有光催化降解甲基橙染料性质的锌配合物及其制备方法。所述配合物的分子式为[Zn(BPDC)(BIMBP)_0.5]_n，其中，BIMBP＝4，4′‑双(咪唑‑1‑基甲基)联苯，H₂BPDC＝二苯甲酮‑2，4′‑二羧酸。所述配合物中每个锌原子与来自于四个二苯甲酮‑2，4′‑二羧酸的氧原子、一个4，4′‑双(咪唑‑1‑基甲基)联苯的氮原子配位，形成无限二维层状结构。实验结果表明：该锌配合物具有良好的催化光降解去除水中甲基橙有机染料性质，70分钟内甲基橙基本降解完全，降解率为92.8％，在环境污染治理领域具有潜在的应用价值。该配合物合成工艺简单，反应条件温和，使用方便，为环境中有害物质的治理提供了一种新的手段，同时也为多孔材料在环境工程中的应用提供了新的思路。

技术领域

本发明属于有机合成和金属有机化学技术领域，具体涉及到以4，4′-双(咪唑-1-基甲基) 联苯和二苯甲酮-2，4′-二羧酸为配体的锌配合物的制备及其在光催化降解方面的应用。

背景技术

能源短缺和环境污染是进入新世纪人类面临的关键问题，而开发新能源，如风能、太阳能、核能等是应对这一问题的主要途径。光催化是一项利用太阳能来解决目前全球能源短缺和环境危机的重要手段。近年来为了进一步提升光催化活性，不同结构类型的类半导体光催化剂被开发出来，特别是多孔材料，在光催化领域呈现出迷人的前景。光催化剂的多孔结构允许暴露尽可能多的反应活性位点，并通过减少扩散阻力促进反应底物与活性位点的接触；更重要的是，多孔结构丰富的内表面使得光生电子和空穴的传输距离大大缩短，一定程度上避免了光催化过程中的体相复合，从而提高光生电子和空穴的分离和利用效率，大大改善光催化性能。

工业的快速发展带来了日趋严峻的生态环境问题，人类的生存环境不断遭到破坏，水污染问题日趋严重。目前，我国水体污染的主要来源是工业废水，其中印染废水占工业废水的比重已超过35％。印染废水具有废水量大、色度高、毒性大、水质复杂等特点，属于高浓度难降解有机废水。甲基橙(MO)等偶氮型染料在水体中的危害极大，不但严重危害河流、海洋的生态平衡，而且还会通过皮肤吸收进入人体内，导致头痛、呕吐，甚至照成多种器官不可逆的伤害乃至致癌。因此，高效处理水体中偶氮型染料污染物是一个重要课题。

由金属离子或金属簇合物与有机配体自组装形成的配合物是一类较新颖的多孔晶态固体材料，具有高孔隙率、高比表面积、结构可剪裁性、易功能化、多活性位点等优点，在催化光降解染料领域展现出重要的应用前景。一系列的具有光降解染料性质配合物已被报道，但是基于二苯甲酮-2，4′-二羧酸配体可光降解甲基橙性质的配合物报道比较少。

二苯甲酮-2，4′-二羧酸是配位能力较强的桥连配体：在这个配体的两端具有两个羧酸基，有利于配合物的合成；它可以部分或完全去质子化，允许与金属离子有不同的配位模型，易合成具有不同维数的金属配合物，而合成不同维数的结构是完成器件化至关重要的一步。

本发明属于有机合成和金属有机化学技术领域，涉及具有二维锌配合物的合成，更具体的说是4，4′-双(咪唑-1-基甲基)联苯和二苯甲酮-2，4′-二羧酸为配体的锌配合物的合成及其催化光降解甲基橙染料方面的应用。本文分别采用二价锌离子作为主体，以4，4′-双(咪唑-1- 基甲基)联苯和二苯甲酮-2，4′-二羧酸作为配体，探究该配合物催化光降解去除水中甲基橙有机染料的性质。

本发明锌配合物在常温下具有稳定和高效的的催化光降解染料性质，尤其是针对甲基橙染料，70分钟内甲基橙基本降解完全，降解率为92.8％，而且易于分离并多次循环使用，催化效率基本保持不变。此外，在本发明中，该锌配合物具有制备方法简单、成本低、重现性好等优点。

发明内容