[发明专利]具有催化光降解和吸附染料性质的镍配合物及其制备方法

说明书

本发明提供一种镍金属配合物，制备及其在催化光降解和吸附染料的应用。所述配合物的化学式为[Ni(BMIOPE)₂·2ClO₄]_n；其中，BMIOPE＝4，4′‑二(2‑甲基‑1‑咪唑基)联苯醚。所述镍金属配合物为镍离子通过BMIOPE配体自组装而成二维网状结构。实验结果表明：该镍配合物具有良好的催化光降解和吸附去除水中有机染料性质，在环境污染治理领域具有潜在的应用价值。该配合物合成工艺简单，反应条件温和，使用方便，为环境中有害物质的治理提供了一种新的手段，同时也为多孔材料在环境工程中的应用提供了新的思路。

技术领域

本发明属于有机合成和金属有机化学技术领域，具体涉及到一种4，4′-二(2-甲基-1-咪唑基)联苯醚为配体的镍配合物的制备及其在催化光降解和吸附去除水中有机染料方面的应用。

背景技术

工业的快速发展带来了日趋严峻的生态环境问题，人类的生存环境不断遭到破坏，使得水污染问题日趋严重。目前，我国水体污染的主要来源是工业废水，其中印染废水占工业废水的比重已超过35％。印染废水具有废水量大、色度高、毒性大、水质复杂等特点，属于高浓度难降解有机废水。亚甲基蓝(MB)、甲基橙(MO)等偶氮型染料在水体中的危害极大，不但严重危害河流、海洋的生态平衡，而且还会通过皮肤吸收进入人体内，导致头痛、呕吐，甚至照成多种器官不可逆的伤害乃至致癌。因此，高效处理水体中偶氮型染料污染物是一个重要课题。

传统的水处理工艺因具有易产生二次污染、耗能高、效率低等一系列弊端而不断被革新，由单纯传统处理工艺的改革逐渐转变为水处理的新材料研发。利用环境净化材料催化光降解染料废水的方法可以降解许多难生物降解的复杂大分子，在染料废水处理领域越来越引起人们的关注。此外，将有机染料从混合染料废水中分离出来并且重复利用也是一个亟待解决的问题，寻找具有较高吸附能力的环境净化材料也是目前研究的热点。因此，设计合成环境友好的、合成方法简单的、具有吸附、光催化性能的环境净化材料是一个重要的挑战。

大量关于配合物应用在光降解染料领域的报道，表明具有不同分子结构的配合物在光降解染料领域具有较好的应用。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)晶体结构的精准有利于研究配合物光降解染料的结构与性质之间的关系；(2)可配位的活性位点促进了配合物光降解染料高效的利用太阳能；(3)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；(4)配合物的金属离子和配体的相互作用可以有效分离光电电子和空缺，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。

相对于传统的无机吸附剂，配合物用于染料吸附的优点在于：(1)组成、结构和孔道的尺寸可调控，使得配合物适用于多种尺寸的染料吸附；(2)材料本身所带的电性和电量可调，可吸附多种有机染料，且结合力强，不易脱落；(3)吸附量大，快速高效，受外界条件干扰较小；(4)吸附染料后可再生，经济可行。因此，配合物具有高的吸附量，良好的选择性吸附能力，且合成方法简单，是一种理想的吸附剂。一系列的具有光降解或者吸附染料性质配合物已被报道，但是能同时具有催化光降解和吸附染料性质的配合物报道比较少。

4，4′-二(2-甲基-1-咪唑基)联苯醚是配位能力较强的桥连配体。这个配体具有两个明显的特征：首先，这个配体是V型具有半柔性的咪唑类配体，两端具有两个2-甲基咪唑基，有利于配合物的合成；其次，刚性的苯环和2-甲基咪唑之间的C-C键可以在一定程度上旋转以适应各种配位环境，易合成具有不同维数的金属配合物，而合成不同维数的结构是完成器件化至关重要的一步。

本发明属于有机合成和金属有机化学技术领域，涉及具有二维镍配合物的合成，更具体的说是4，4′-二(2-甲基-1-咪唑基)联苯醚为配体的镍配合物的合成及其催化光降解和吸附染料方面的应用。本文分别采用二价镍离子作为主体，以4，4′-二(2-甲基-1-咪唑基)联苯醚作为配体，探究该配合物催化光降解和吸附去除水中有机染料的性质。