[发明专利]一种对汞离子具有高吸附性能的三维配位聚合物分子材料

说明书

以二价铁、四硫氰合汞酸钾和双齿吡啶硫醚配体为模块构建的一种三维非霍夫曼型配位聚合物分子材料，由{Fe[Hg(SCN)₄](L)₂}_n(L代表4,4’‑联吡啶二硫醚)为单元构建的中性三维立体网格。制备方法是：将四硫氰合汞酸钾的水溶液，配体L及氯化亚铁的甲醇溶液置于双臂H‑型管中密封静置，约两周后得到黄色块状晶体。本发明的优点是：配合物的非霍夫曼型空间构型及硫元素修饰的桥联配体，使其显现出良好的汞离子吸附性能。在一系列浓度梯度的氯化汞溶液中进行吸附测试，发现汞离子浓度达到8500 ppm时，每毫克配合物对汞离子的吸附量高达4.16 mg。因此该分子材料在清洁化工生产、污水处理等方面具有极高的潜在应用价值。

技术领域

本发明属于具有高吸附性能配位聚合物的合成技术领域，具体涉及以二价铁、四硫氰合汞酸钾和双齿吡啶硫醚配体为模块构建的一种三维非霍夫曼型配位聚合物分子材料的制备及吸附性能研究。

背景技术

在电池和电子设备生产、冶炼、化石燃料燃烧和采矿等不同活动中，将会产生大量含有毒重金属离子的工业废水，在处理不当的情况下会将其排放会对人类造成潜在的健康风险。据估计，发达国家和发展中国家都有数百万人受到汞污染的影响（Lubick N ,Malakoff D. Science, 2013, 1443-1445.）。汞在工业废水中主要以无机离子形式Hg(II)和有机形式（甲基汞或乙基汞）存在，（Mondal, S., Chatterjee, S., Mondal, S., andBhaumik, A. Asc Sustain Chem Eng,. 2019, 7(7), 7353-7361.）汞污染已然引起了全球关注，尤其是在亚洲，最令人关注的是与汞污染相关的人为活动，因此，找到有效的方法来从水中去除汞离子至关重要。

数十年来，已经开发出了各种技术，例如凝结、膜过滤、絮凝、沉淀、离子交换和吸附等技术用于从水中去除汞离子。与之相比，吸附成本低廉且易于操作，目前已被视为去除汞离子的最有潜力的技术之一。多种类型的吸附剂，例如活性炭、沸石、粘土，以及功能化材料，例如多层磁性纳米粒子、层状双氢氧化物、配位聚合物等。其中，配位聚合物作为一种新型的多功能多孔材料，是一种具有高度可塑性的多孔平台，与传统吸附剂如活性炭、沸石等相比具有许多优点，这些优点源于它们在合成和结构设计上的多功能性。此外，非霍夫曼配位聚合物由于其表面积大，具有可调孔隙和稳定性好等特点，在金属离子吸附方面显示出很高的潜力。本发明中所提到的制备方法简单，具有工艺流程简易、生产成本低等特点。所述配位聚合物对汞离子具有良好的选择性吸附能力，受酸碱度的影响较小，具有良好的化学稳定性。因此该分子材料在清洁化工生产、污水处理等方面具有极高的潜在应用价值。

发明内容

本发明提供了一种对汞离子具有高吸附性能的三维非霍夫曼配位聚合物分子材料。

该种对汞离子有良好吸附能力的三维非霍夫曼型配位聚合物，其分子式为C₁₄H₈FeHgN₆S₆，化学通式为：{Fe[Hg(SCN)₄](L)₂}_n (L 代表4,4’-联吡啶二硫醚)。

所述配合物晶体结构为：配合物属于单斜晶系，处于P21/n空间群，晶胞参数为a =10.4117(4) Å，b=12.3240(5) Å，c=17.7514(7) Å，α＝90°，β＝101.572(4)°，γ＝90°。

所述配合物的制备方法为：

S1. 所有反应均在常温常压下进行。将K₂[Hg(SCN)₄]（51.1 mg， 0.1 mmol）的水溶液3 mL加入到双臂H-型管左臂中；

S2. 将配体L [L代表（4,4’-联吡啶二硫醚）]（22.0 mg，0.1 mmol）及FeCl₂ (12.6mg, 0.1 mmol）甲醇溶液3 mL加入到双臂H-型管的右臂中；