具有催化光降解染料性质的一维镍配合物及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种镍金属配合物，制备方法及其在催化光降解染料的应用。所述配合物的化学式为[Ni(L)(BBIB)

One dimensional nickel complex with catalytic photodegradation of dyes and its preparation

【技术实现步骤摘要】
具有催化光降解染料性质的一维镍配合物及其制备方法
本专利技术属于有机合成和金属有机化学
，具体涉及到一种3，3’-(1H，1’H-2，2’-联咪唑-1，1’-二亚甲基)苯甲酸和1，4-双(苯并咪唑-1-基)苯为配体的镍配合物的制备及其在催化光降解水中有机染料方面的应用。
技术介绍
近年来，染料废水产量巨大，染料由于具有复杂的化学结构很难被降解，排入水体后对生物体有致癌、致畸变的危害，所以开发新型的处理技术成为了亟待解决的的问题。而光催化技术降解有机染料与传统的吸附法、化学氧化法和生物处理法相比，具有低能耗、无二次污染、运行成本低等众多优势，而被广泛使用，但是目前常见的光催化剂效率不够高。因此，设计合成环境友好的、合成方法简单的、具有优异光催化性能的环境净化材料是一个重要的挑战。与传统用于光降解的半导体材料相比，配合物在光降解染料方面具有许多优势：(1)可调谐的活性位点促进配合物光降解染料，高效利用太阳能；(2)配合物的多孔性和较大比表面积能够允许染料分子快速的通过通道，这对提高光催化降解的效率是十分有效的；(3)配合物的金属离子和配体的相互作用可以有效分离光生电子和空穴，从而提高光催化活性。因此，配合物具有高的光催化活性和化学稳定性，且合成方法简单，是一种理想的光反应的催化剂。探索配合物为光催化剂应用于染料废水处理，对保护人体健康和水生态系统都有重要意义。3，3’-(1H，1’H-2，2’-联咪唑-1，1’-二亚甲基)苯甲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，两个苯环之间通过联咪唑连接，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。本专利技术属于有机合成和金属有机化学
，涉及具有一维结构镍配合物的合成，更具体的说是以3，3’-(1H，1’H-2，2’-联咪唑-1，1’-二亚甲基)苯甲酸为配体的镍配合物的合成及其作为光降解催化剂应用。本专利技术分别采用二价镍离子作为主体，以3，3’-(1H，1’H-2，2’-联咪唑-1，1’-二亚甲基)苯甲酸为配体合成的镍配合物对于亚甲基蓝、甲基橙染料具有良好光降解性质：在可见光的条件下，100分钟内亚甲基蓝、甲基橙染料基本降解完全，且易于分离并多次循环使用，催化效率基本保持不变。
技术实现思路
本专利技术提供一种具有催化光降解染料性质的镍配合物及其制备方法。本专利技术选用有机配体3，3’-(1H，1’H-2，2’-联咪唑-1，1’-二亚甲基)苯甲酸和1，4-双(苯并咪唑-1-基)苯和六水合硝酸镍构筑具有一维结构的配合物。该化合物具有很高的催化活性，可高效降解水中的亚甲基蓝和甲基橙，降解效率高，结构稳定，可重复使用。本专利技术的镍配合物在常温下具有稳定和高效的催化光降解染料性质，在100分钟内亚甲基蓝和甲基橙基本降解完全，而且易于分离并多次循环使用。此外，在本专利技术中，该镍配合物具有制备方法简单、成本低、效率高、重现性好，收率高等优点。本专利技术所涉及的具有催化光降解染料性质的镍配合物的化学式为：[Ni(L)(BBIB)2·4H2O]n，其中，H2L＝3，3’-(1H，1’H-2，2’-联咪唑-1，1’-二亚甲基)苯甲酸，BBIB＝1，4-双(苯并咪唑-1-基)苯。H2L、BBIB的结构式如下：本专利技术所涉及的一种具有催化光降解染料性质的一维镍配合物结构如图1(a)所示，它的基本结构参数为：本专利技术的镍配合物的晶体属于三斜晶系，空间群为P-1，晶胞参数为α＝95.654(17)°，β＝92.576(14)°，γ＝105.55(2)°；所述配合物的中心原子Ni是六配位的八面体几何形状，与四个水分子中的四个氧原子，两个BBIB配体中两个N原子配位，形成一维链[Ni(BBIB)]n结构，游离的酸配体H2L和BBIB交替规则排列，分布在一维链的两侧。本专利技术所涉及的镍配合物的制备方法包括下述步骤：(1)制备方法：3，3’-(1H，1’H-2，2’-联咪唑-1，1’-二亚甲基)苯甲酸∶1，4-双(苯并咪唑-1-基)苯∶六水合硝酸镍＝1∶1∶1，加入N，N-二甲基乙酰胺(1mL)，0.1mol/L的HCl溶液(0.5mL)和去离子水(1.5mL)，超声振荡5分钟混合均匀，混合后放入水热反应釜的聚四氟乙烯内胆中，得到混合液；(2)将上述混合液在100℃下烘制72小时，取出产物后将固体分离；(3)用H2O将上述固体洗涤三次，得到绿色透明块状晶体。进一步地，本专利技术提供上述镍配合物用作催化光降解去除水中亚甲基蓝和甲基橙方面的应用，用于治理印染废水中的亚甲基蓝和甲基橙等染料。本专利技术的优点是：该制备方法工艺简单，产率高、重现性好，可以得到单一晶型、高纯度的晶体材料，易工业化生产；该产品光催化能够快速有效的降解水体中的亚甲基蓝和甲基橙并且多次循环使用的催化效率基本保持不变，该方法具有高效、操作简便和去除效果好等优点。附图内容图1(a)本专利技术镍配合物的晶体结构图；图1(b)本专利技术镍配合物的一维结构图。图2本专利技术镍配合物的热重图。图3(a)本专利技术镍配合物的光催化10mg/L亚甲基蓝的吸光度变化图；图3(b)本专利技术镍配合物的光催化10mg/L甲基橙的吸光度变化图。具体实施方式为了更好的理解本专利技术，下面结合实施实例进一步阐述本专利技术的内容，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。实施例1配合物的合成：14.50mg的六水合硝酸镍(Ni(NO3)2·6H2O)、20.1mg的3，3’-(1H，1’H-2，2’-联咪唑-1，1’-二亚甲基)苯甲酸(H2L)、15.6mg的1，4-双(苯并咪唑-1-基)苯(BBIB)溶于1mLN，N-二甲基乙酰胺，0.5mL的HCl(0.1mol/L)和0.5mL水溶液中，超声振荡5分钟混合均匀，混合后放入水热反应釜的聚四氟乙烯内胆中，得到混合液，将上述混合液在100℃下烘制72小时，取出产物后将固体分离，可得到绿色块状晶体。实施例2配合物的结构表征：用显微镜选取合适大小的单晶，室温下采用Siemens(Bruker)SMARTCCD衍射仪(石墨单色器，Mo-Ka，)收集衍射数据。衍射数据使用SADABS程序进行吸收校正。数据还原和结构解析分别使用SAINT和SHELXTL程序完成。最小二乘法确定全部非氢原子坐标，并用理论加氢法得到氢原子位置。采用最小二乘法对晶体结构进行精修。如图1(a)和图1(b)的展示了基本配位情况和堆积方式。其晶体学衍射点数据收集与结构精修的部分参数如下表所示。表1配合物的晶体学数据R1＝∑||Fo|-|Fc||/Σ|Fo|.ωR2＝∑[w(Fo2-Fc2)2]/Σ[w(Fo2)2]1/2实施例3：配合物的热重测试：为了探究本专利技术的镍配合物的热稳定性，对其样品进行了热重测试。测试条件为：保护气为20mL/min本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用作催化光降解染料性质的镍配合物，其特征在于，其化学式为[Ni(L)(BBIB)

【技术特征摘要】
1.一种用作催化光降解染料性质的镍配合物，其特征在于，其化学式为[Ni(L)(BBIB)2·4H2O]n，其中，H2L＝3，3’-(1H，1'H-2，2’-联咪唑-1，1’-二亚甲基)苯甲酸，BBIB＝1，4-双(苯并咪唑-1-基)苯；所述的镍配合物的晶体属于三斜晶系，空间群为P-1，晶胞参数为α＝95.654(17)°，β＝92.576(14)°，γ＝105.55(2)°；所述配合物的中心原子Ni是六配位的八面体几何形状，与四个水分子中的四个氧原子，两个BBIB配体中两个N原子配位，形成一维链[Ni(BBIB)]n结构，游离的酸配体H2L和BBIB交替规则排列，分布在一维链的两侧。


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【专利技术属性】
技术研发人员：王俊，张晨，陈宁宁，贾立永，陶建清，潘晨东，王晓婉，贾海瑞，俞梦娇，梁良，
申请(专利权)人：盐城师范学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32