CN113845543A - 一种兼具氨气响应与抗菌功能的钴配合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于金属有机配合物技术领域，涉及一种兼具氨气响应与抗菌功能的钴配合物及其制备方法。本发明所制备得到的兼具氨气响应与抗菌功能的钴配合物，其化学式为[Co4(H8P3NC3O9)2]·H2O，式中(H8P3NC3O9)为氨基三亚甲基磷酸失去4个质子的阴离子。本发明还提供了上述钴配合物的制备方法，所制备得到的钴配合物具有优异的氨气响应性能、抗菌性能、紫外线吸收性能以及热稳定性，且制备工艺简单、环保、成本低廉，且适于放大生产，在气体传感、环境安全、生物医疗等领域具有广泛的应用前景。

Description

一种兼具氨气响应与抗菌功能的钴配合物及其制备方法
技术领域
本发明属于金属有机配合物技术领域，具体涉及一种兼具氨气响应与抗菌功能的钴配合物及其制备方法。
背景技术
金属有机配合物是一类由有机配体和无机金属离子通过配位键、共价键、氢键等形成的一类具有无限网状结构的晶体材料。金属有机配合物因其具有多样的结构、独特的性质，在抗菌材料、气体存储、微孔材料、光电子材料、磁性材料及催化等领域具有广泛的应用前景。兼具氨气响应与抗菌功能的材料在气体传感、环境安全、生物医疗等领域具有广泛的应用前景。因而，开发兼具氨气响应与抗菌功能的金属有机配合物，已成为当前的研究热点。
发明内容
基于上述背景，本发明提供一种兼具氨气响应与抗菌功能的钴配合物及其制备方法。本发明提供的兼具氨气响应与抗菌功能的钴配合物，具有优异的氨气响应性能、抗菌性能、紫外线吸收性能以及热稳定性，且制备工艺简单、环保、成本低廉，且适于放大生产。
本发明技术方案：
一种兼具氨气响应与抗菌功能的钴配合物，其化学式为·H2O，式中(H8P3NC3O9)为氨基三亚甲基磷酸失去4个质子的阴离子，该钴配合物属于斜方晶系，空间群为P212121，晶胞参数为：
Figure BDA0003258295030000011
Figure BDA0003258295030000012
其晶体学数据见表1，部分键长和键角见表2；
表1：钴配合物的晶体学数据
Figure BDA0003258295030000013
Figure BDA0003258295030000021
aR1＝Σ||Fo|–|Fc||/Σ|Fo|.bwR2＝1/2
表2：钴配合物的部分键长
Figure BDA0003258295030000022
和键角(°)
Figure BDA0003258295030000023
Figure BDA0003258295030000031
Symmetrycodes:11-X,1/2+Y,3/2-Z；2-X,1/2+Y,3/2-Z；3-X,-1/2+Y,3/2-Z。
一种兼具氨气响应与抗菌功能的钴配合物的制备方法，包括以下步骤：
将硝酸钴溶解在去离子水和DMF的混合溶剂中，搅拌10min混合均匀后，再缓慢加入氨基三亚甲基磷酸，搅拌混合1h，然后将其置于反应釜中，140℃条件下反应48h，然后冷却至室温，过滤、洗涤、干燥，即得到兼具氨气响应与抗菌功能的钴配合物；
优选的是，所述硝酸钴、氨基三亚甲基磷酸、去离子水、DMF的质量比为15：11：200：950。
本发明具有的有益效果：
本发明所制备得到的兼具氨气响应与抗菌功能的钴配合物，具有优异的氨气响应性能、抗菌性能、紫外线吸收性能以及热稳定性，且制备工艺简单、环保、成本低廉，且适于放大生产，在气体传感、环境安全、生物医疗等领域具有广泛的应用前景。
附图说明
图1为本发明制备的钴配合物晶体结构图；
图2为本发明制备的钴配合物的二维结构图；
图3为本发明制备的钴配合物三维结构图；
图4为本发明制备的钴配合物对大肠杆菌的抑菌圈抗菌活性实验照片；
图5为本发明制备的钴配合物对金黄色葡萄球菌的抑菌圈抗菌活性实验照片；
图6为本发明制备的钴配合物水分散液的紫外可见光谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例：
一种兼具氨气响应与抗菌功能的钴配合物，其化学式为·H2O，式中(H8P3NC3O9)为氨基三亚甲基磷酸失去4个质子的阴离子，该钴配合物属于斜方晶系，空间群为P212121，晶胞参数为：
Figure BDA0003258295030000041
Figure BDA0003258295030000042
其晶体学数据见表1，部分键长和键角见表2。
一种兼具氨气响应与抗菌功能的钴配合物的制备方法，包括以下步骤：
将15质量份的硝酸钴溶解在1150质量份、质量比为200：950的去离子水和DMF的混合溶剂中，搅拌10min混合均匀后，再缓慢加入11质量份的氨基三亚甲基磷酸，搅拌混合1h，然后将其置于反应釜中，140℃条件下反应48h，然后冷却至室温，过滤、洗涤、干燥，即得到兼具氨气响应与抗菌功能的钴配合物。
本方法合成得到的兼具氨气响应与抗菌功能的钴配合物产品，其颜色为蓝紫色，暴露于氨气环境中后，其颜色迅速(1min内)变为棕褐色，说明该钴配合物产品具有优异的氨气响应性能。
采用抑菌圈抗菌活性实验方法对产品的抗菌性能进行评价；本方法合成的钴配合物产品对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径分别可达到22mm和27mm，说明该钴配合物产品的抗菌效果优异。
采用热失重分析仪(SDT-Q600，美国TA公司)对产品的热稳定性能进行评价；本方法合成的钴配合物产品，其骨架结构在低于340℃条件下可以稳定存在，说明该钴配合物产品具有优异的热稳定性。
采用紫外可见光谱仪(Lamdba365，铂金埃尔默仪器公司)对产品的紫外可见性能进行评价；本方法合成的钴配合物的水分散液，在波长范围为200-250nm区间的紫外线平均透过率为10.6％，说明该钴配合物产品具有优异的紫外线吸收性能。
综上所述，本发明所制备得到的兼具氨气响应与抗菌功能的钴配合物产品，具有优异的氨气响应性能、抗菌性能、紫外线吸收性能以及热稳定性，且制备工艺简单、环保、成本低廉，且适于放大生产，在气体传感、环境安全、生物医疗等领域具有广泛的应用前景。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (2)

1.一种兼具氨气响应与抗菌功能的钴配合物，其特征在于，所述钴配合物的化学式为[Co4(H8P3NC3O9)2]·H2O，式中(H8P3NC3O9)为氨基三亚甲基磷酸失去4个质子的阴离子，该钴配合物属于斜方晶系，空间群为P212121，晶胞参数为：
Figure FDA0003258295020000012
Figure FDA0003258295020000013
其晶体学数据见表1，部分键长和键角见表2；
表1：钴配合物的晶体学数据
Figure FDA0003258295020000011
aR1＝Σ||Fo|–|Fc||/Σ|Fo|.bwR2＝[Σw(|Fo 2|–|Fc 2|)2/Σw(|Fo 2|)2]1/2
表2：钴配合物的部分键长
Figure FDA0003258295020000021
和键角(°)
Co1—N2 2.262(11) Co1—O1 1.991(12) Co1—O3 1.989(10) Co1—O4 1.994(12) Co1—O11 2.015(12) Co2—N1 2.260(15) Co2—O7 1.964(13) Co2—O8 2.027(16) Co2—O10 2.033(15) Co2—O13 1.974(12) Co3—O2 1.947(12) Co3—O12 1.954(13) Co3—O15<sup>1</sup> 1.888(17) Co3—O17<sup>2</sup> 1.943(17) Co4—O5<sup>3</sup> 1.936(12) Co4—O6<sup>3</sup> 1.937(15) Co4—O14 1.931(15) Co4—O18 1.956(14) O1—Co1—N2 171.2(5) O1—Co1—O3 101.8(5) O1—Co1—O11 95.7(5) O3—Co1—N2 86.5(4) O3—Co1—O11 111.4(5) O4—Co1—N2 83.2(4) O4—Co1—O1 89.5(5) O4—Co1—O3 125.2(5) O4—Co1—O11 120.6(5) O11—Co1—N2 83.8(4) O7—Co2—N1 82.6(6) O7—Co2—O8 125.7(7) O7—Co2—O10 93.5(6) O7—Co2—O13 123.5(6) O8—Co2—N1 87.8(6) O8—Co2—O10 92.7(7) O10—Co2—N1 175.5(5) O13—Co2—N1 86.7(5) O13—Co2—O8 109.0(7) O13—Co2—O10 97.4(6) O2—Co3—O12 103.5(6) O15<sup>1</sup>—Co3—O2 113.3(9) O15<sup>1</sup>—Co3—O12 112.4(6) O15<sup>1</sup>—Co3—O17<sup>2</sup> 107.1(12) O17<sup>2</sup>—Co3—O2 111.3(7) O17<sup>2</sup>—Co3—O12 109.2(9) O5<sup>3</sup>—Co4—O18 112.7(6) O6<sup>3</sup>—Co4—O5<sup>3</sup> 112.3(5) O6<sup>3</sup>—Co4—O18 103.5(9) O14—Co4—O5<sup>3</sup> 107.7(8) O14—Co4—O6<sup>3</sup> 109.4(7) O14—Co4—O18 111.2(10)
Symmetry codes:11-X,1/2+Y,3/2-Z；2-X,1/2+Y,3/2-Z；3-X,-1/2+Y,3/2-Z。
2.根据权利要求1所述的一种兼具氨气响应与抗菌功能的钴配合物的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
将硝酸钴溶解在去离子水和DMF的混合溶剂中，搅拌10min混合均匀后，再缓慢加入氨基三亚甲基磷酸，搅拌混合1h，然后将其置于反应釜中，140℃条件下反应48h，然后冷却至室温，过滤、洗涤、干燥，即得到兼具氨气响应与抗菌功能的钴配合物；
所述硝酸钴、氨基三亚甲基磷酸、去离子水、DMF的质量比为15：11：200：950。
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