CN105367591B - 一种具有催化光降解亚甲基蓝的镉配合物单晶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属配位化学和光催化领域，公开了一种具有催化光降解亚甲基蓝的镉配合物单晶及其制备方法。其化学式为：[Cd2(L)2(bpmb)]，其中H2L＝邻苯二甲酸；bpmb＝1,4‑二(吡啶‑3‑甲氧基)苯；属于单斜晶系，空间群为C2/c, β＝96.25(3)°,其结构简式为：本发明镉配合物单晶光催化剂在常温下具有稳定和高效的光催化降解染料性能，尤其是针对亚甲基蓝染料。本发明制备方法工艺简单，收率较高，达51％以上。
Description
技术领域
本发明涉及配位化学和光催化领域，具体涉及一种具有催化光降解亚甲基蓝的镉配合物单晶及其制备方法。
背景技术
随着染料纺织工业的迅速发展，染料的品种和数量日益增加，印染废水已成为水系环境的重点污染源之一。印染废水的水质成分复杂、颜色深、排放量大，常常含有难降解、有毒有机污染物,有些甚至是致癌、致突变、致畸的有机物，如苯环、氨基、偶氮基等，对生态环境和饮用水造成极大危害。水体污染日益严重,甚至威胁到有关地区人们的日常生活和生存条件，对水污染的治理已成为人们急待解决的急迫问题。亚甲基蓝为印染废水中典型的有机污染物之一，对其进行降解和脱色是印染污水治理的重要对象之一。
目前的大多数光催化剂存在的问题有：(l)能隙太宽，只能响应不足太阳能辐射5％的紫外光区，相对太阳能中47％的可见光利用率很低；(2)光生电子-空穴易复合，量子效率很低。上述各种关键的技术问题是制约光催化剂的主要原因。研究发现多数半导体由于受光激发产生光生电子和空穴的速度很快，而且被激发的电子从导带跃迁到半导体的价带上具有很强的还原能力，能有效地分解有机物。由于晶格完整的半导体的光生电子和空穴复合率高，因而光催化活性不强，需要表面沉积助催化剂。光生电子和空穴的复合是抑制光催化活性的主要因素。近年研究表明，功能配合物不仅能带宽带可调，不仅可以增强功能配合物的吸光性能，而且可以有效分离光生电子和空穴。功能配合物的低维结构不仅可以增加材料的比表面积，同时可以提高物质的传输速率；功能配合物的金属离子和配体直接的相互作用可以有效改善分离光生电子-空穴，进而提高光催化反应活性。因此，寻找高效的光催化剂是降解亚甲基蓝的研究热点。
发明内容
针对目前技术现状，本发明目的在于提供一种高效的光催化剂—镉配合物单晶，能很好地催化光降解亚甲基蓝；另一目的在于提供其制备方法。
为实现本发明目的，本发明所述的镉配合物单晶化学式为：[Cd2(L)2(bpmb)]，其中H2L＝邻苯二甲酸；bpmb＝1,4-二(吡啶-3-甲氧基)苯；属于单斜晶系，空间群为C2/c,β＝96.25(3)°, bpmb配体结构简式为：
本发明所述催化剂的制备方法：将二水合乙酸镉与配体邻苯二甲酸、1,4-二(吡啶-3-甲氧基)苯加入到甲醇和水的混合溶剂中，封入硬质玻璃管中，在水热法条件下，165℃恒温三天，以5℃/h的速率缓慢降温，降至室温后，得到目标产物，即为镉配合物单晶催化剂。
制备方法中二水合乙酸镉：邻苯二甲酸：1,4-二(吡啶-3-甲氧基)苯的摩尔比例是2：1：1。
制备方法中甲醇和水体积比例是1：1。
该配合物可以作为催化剂应用于在紫外光照射下，降解染料。
上述光催化降解染料过程中染料是亚甲基蓝。
上述光催化降解染料过程中所优化的溶剂是蒸馏水。
本发明优点在于：1、本发明镉配合物单晶光催化剂在常温下具有稳定和高效的的光催化降解染料性能，尤其是针对亚甲基蓝染料，光照下，2小时候内亚甲基蓝降解完全。2、本发明制备方法工艺简单，收率较高，达51％以上。
附图说明
图1为本发明镉配合物晶体中镉的配位环境图；
图2为本发明镉配合物催化剂的单晶结构图；
图3为本发明镉配合物催化剂的PXRD图谱和单晶模拟PXRD图谱对比图；其中，
1为本发明催化剂，2为单晶模拟；
图4为本发明镉配合物催化光降解亚甲基蓝的吸光度变化图。
具体实施方式
下面通过实例对本发明做进一步的说明：
实施例1：合成镉配合物单晶催化剂
将二水合乙酸镉(11mg,0.04mmol)和配体L邻苯二甲酸(3mg,0.02mmol)、bpmb(6mg,0.02mmol)溶解在甲醇(2mL)和水(2mL)的混合溶剂中，放入硬质玻璃管中并封管，在水热条件下，165℃恒温三天，自然条件下降至室温，得到无色块状晶体，该无色块状晶体的分子式为：[Cd2(L)2(bpmb)]，即为镉配合物单晶催化剂，收率55％。
在显微镜下选取合适大小的单晶在室温下进行X–射线衍射实验。在Bruker SmartApex-II CCD衍射仪上，用经石墨单色器单色化的Mo–Kα射线 以方式收集衍射数据。用Bruker SAINT程序进行数据还原。部分结构的衍射数据用SADABS程序进行吸收校正。晶体结构由直接法结合差值Fourier合成解出。全部非氢原子坐标及各向异性参数进行全矩阵最小二乘法修正，C–H原子位置按理论模式计算确定。配合物中金属镉的配位环境图见图1；配合物的晶体结构图见图2；图1：详细的晶体测定数据见表1；重要的键长和键角数据见表2。
表1配合物的主要晶体学数据
表2重要的键长和键角(°)
对称代码:#1-x+1,y,-z+3/2；#2-x+1,-y+1,-z+1
实施例2：本发明镉配合物催化剂在光催化降解染料中的具体应用
在50mL浓度约为4×10-5mol/L的亚甲基蓝水溶液中加入20mg实施例1制得的无色块状晶体，在黑暗环境下搅拌30分钟。达到吸附-解吸平衡后，用氙灯350W紫外光进行顶部照射，光源离反应器顶面的距离为10厘米。用瓦里安紫外-可见光光谱仪检测，光照连续反应2小时，每隔半小时手动进样一次进行检测，2小时候后亚甲基蓝基本降解完全，见图4。
Claims (1)
1.一种具有催化光降解亚甲基蓝性能的镉配合物单晶的制备方法，其特征在于，通过如下方法实现：将二水合乙酸镉与配体邻苯二甲酸、1,4-二(吡啶-3-甲氧基)苯加入到甲醇和水的混合溶剂中，封入硬质玻璃管中，在水热法条件下，165℃恒温三天，以5℃/h的速率缓慢降温，降至室温后，得到镉配合物单晶；
二水合乙酸镉：邻苯二甲酸：1,4-二(吡啶-3-甲氧基)苯的摩尔比例是2：1：1；甲醇和水体积比例是1：1；
所述镉配合物单晶化学式为：
[Cd2(L)2(bpmb)]，其中H2L＝邻苯二甲酸；bpmb＝1,4-二(吡啶-3-甲氧基)苯；属于单斜晶系，空间群为C2/c,β＝96.25(3)°,
其结构简式为：
bpmb配体结构为：
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20170322 Termination date: 20181208 |