[发明专利]一种4-对氯苯基-2,6-二(2-吡嗪基)吡啶与铁(Ⅱ)的配合物及其制备和应用

说明书

本发明提供了一种4‑对氯苯基‑2,6‑二(2‑吡嗪基)吡啶与铁(Ⅱ)的配合物，是以KOH为活化剂，以对氯苯甲醛、乙酰吡嗪和氨水为底物，以乙醇为溶剂，于60~90℃下反应6~9h，过滤，用乙醇和蒸馏水重结晶，干燥，得到淡绿色固体，即为4‑对氯苯基‑2,6‑二(2‑吡嗪基)吡啶；以4‑对氯苯基‑2,6‑二(2‑吡嗪基)吡啶和FeCl₂.4H₂O为底物，以甲醇为溶剂，在Ar保护下，于60~80℃回流反应2~4h，冷却，过滤，得到紫色固体，用二氯甲烷和丙酮重结晶，即得4‑对氯苯基‑2,6‑二(2‑吡嗪基)吡啶与铁(Ⅱ)的配合。4‑对氯苯基‑2,6‑二(2‑吡嗪基)吡啶与铁(Ⅱ)的配合物作为光催化剂用于析氧反应中，在较低的偏压下有较好的光电响应，是一种廉价易得的析氧反应催化剂。

技术领域

本发明涉及一种二吡嗪类含铁(Ⅱ)配合物，尤其涉及一种4-对氯苯基-2,6-二(2-吡嗪基)吡啶与铁(Ⅱ)的配合物及制备方法，本发明同时还涉及该配合物作为光催化剂用于析氧反应中。

背景技术

由于化石能源的迅速枯竭和环境污染的日益严重，人类必须寻求维持可持续发展所需要的清洁能源。人工模拟光合作用，利用太阳能光解水，是实现太阳能转化为清洁的化学能，解决当今社会能源危机和环境污染的理想方法。析氧反应需要转移四个质子和四个电子，在热力学角度难以进行，成为了人工光合作用的瓶颈，因此，开发高效的析氧反应催化剂，成为了人工光合作用的主要发展方向。析氧反应催化剂由于其出色的催化效果，近年来脱颖而出。

析氧反应催化剂大多是金属有机配合物，常用的配离子有Fe²⁺、Mn²⁺、Co²⁺、Ir³⁺、Ru²⁺等过渡金属离子，常用的配体为含羧酸盐或磷酸盐的吡啶、联吡啶或三联吡啶，这些催化剂能够吸收自然光发生电子跃迁，可以作为负载在光阳极的催化剂。相比之下，以贵金属Ru²⁺为配离子，以联吡啶羧酸为配体的催化剂因其优异的催化效果引起了科学家的广泛关注，但是，合成配体所用的原料为乙酰吡啶，毒性较强，而且相比于其他吸电子能力更强的配体络合的配合物，吸收波长更短。

发明内容

本发明的目的是提供一种4-对氯苯基-2,6-二(2-吡嗪基)吡啶与铁(Ⅱ)的配合物；

本发明的另一目的是提供一种该配合物的制备方法；

本发明的更一目的是提供该配合物在析氧反应中作为光催化剂的应用。

一、4-对氯苯基-2,6-二(2-吡嗪基)吡啶与铁(Ⅱ)的制备

本发明4-对氯苯基-2,6-二(2-吡嗪基)吡啶与铁(Ⅱ)的制备，包括以下工艺步骤：

（1）4-对氯苯基-2,6-二(2-吡嗪基)吡啶的制备：以KOH为活化剂，以对氯苯甲醛、乙酰吡嗪和氨水为底物，以乙醇为溶剂，于60~90℃下反应6~9h，过滤，用乙醇和蒸馏水重结晶，干燥，得到淡绿色固体，即为4-对氯苯基-2,6-二(2-吡嗪基)吡啶（cdpzpy）。其中，对氯苯甲醛与氢氧化钾的摩尔比为1:0.3~0.5；对氯苯甲醛与乙酰吡嗪的摩尔比为1:2~1:4；氨水过量，在反应进行中氨水会挥发，为保证反应充分完成，需要加入过量氨水，过量的氨水也不会影响反应；

（2）4-对氯苯基-2,6-二(2-吡嗪基)吡啶与铁(Ⅱ)的配合物的制备：以4-对氯苯基-2,6-二(2-吡嗪基)吡啶和FeCl₂.4H₂O为底物，以甲醇为溶剂，在Ar保护下，于60~80℃回流反应2~4h，冷却，过滤，得到紫色固体，用二氯甲烷和丙酮重结晶，即得4-对氯苯基-2,6-二(2-吡嗪基)吡啶与铁(Ⅱ)的配合物Fe(cdpzpy)₂Cl₂。其中，FeCl₂.4H₂O与4-对氯苯基-2,6-二(2-吡嗪基)吡啶的摩尔比为1:2~1:3。