[发明专利]镍铁氢化酶模型物、离子型镍铁氢化酶模型物及制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种镍铁氢化酶模型物，所述镍铁氢化酶模型物的化学结构式如下所示：其中，所述镍铁氢化酶模型物是由单核镍结构单元与单核铁结构单元通过双硫配体桥联起来的双金属配合物，铁原子和镍原子之间以金属键连接，铁原子上分别连接一个双膦配体和一个羰基，镍原子上连接一个含双氮共轭配体；所述双膦配体为1,2‑双二苯基膦乙烷；所述含双氮共轭配体[N₂]为2‑(2‑吡啶)‑苯并咪唑；所述双硫配体为1,3‑丙二硫醇；所述的镍铁氢化酶模型物具有催化活性，是良好的仿酶模型催化剂，其晶体结构稳定，且采用廉价金属镍和金属铁，可降低成本，具有经济性。

技术领域

本发明属于新能源材料技术领域，尤其涉及镍铁氢化酶模型物、离子型镍铁氢化酶模型物及制备方法和应用。

背景技术

随着人口的增长，环境污染的加剧以及矿石能源的减少，开发清洁能源来代替传统能源成为大势所趋。在这些清洁能源中，氢气以其高的燃烧热，燃烧后无污染，仅释放H₂O，可再生等优点，而被大家广泛关注。

目前工业上的制氢方法多为电解水和化石能源气化，电解水的制氢技术存在耗能大，需要较高的电量，并且由于电解装置的限制，产氢规模较小，未达到能源需求的级别。矿石能源气化的制氢技术，首先矿石能源不可再生，且反应后生成的CO，CO₂，SO₂等大气污染物。

为寻找清洁、廉价、高效的产氢方法，科学家发现生物体内存在某种能够催化可逆反应的酶，命名其为氢化酶；氢化酶主要包括三类：单Fe氢化酶，FeFe氢化酶以及NiFe氢化酶，科学家根据氢化酶的结构和性质，模拟合成了许多仿酶模型物，但多数仿酶模型物不具备催化活性，少数具有活性的配合物，其结构不稳定等，阻碍了生物仿酶制氢的发展。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供镍铁氢化酶模型物、离子型镍铁氢化酶模型物及制备方法和应用，以解决现有技术中多数仿酶模型物不具备催化活性，少数具有活性的配合物，其结构不稳定等，阻碍了生物仿酶制氢的发展的技术问题。

为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种镍铁氢化酶模型物，所述镍铁氢化酶模型物的化学结构式如下所示：

其中，所述镍铁氢化酶模型物是由单核镍结构单元与单核铁结构单元通过双硫配体桥联起来的双金属配合物，铁原子和镍原子之间以金属键连接，铁原子上分别连接一个双膦配体和一个羰基，镍原子上连接一个含双氮共轭配体[N₂]；所述双膦配体为1,2-双二苯基膦乙烷；所述含双氮共轭配体[N₂]为2-(2-吡啶)-苯并咪唑；所述双硫配体为1,3-丙二硫醇。

本发明第二方面提供了一种离子型镍铁氢化酶模型物，所述离子型镍铁氢化酶模型物的化学结构式如下所示：

其中，所述离子型镍铁氢化酶模型物为离子型化合物，所述离子型镍铁氢化酶模型物是由单核镍结构单元与单核铁结构单元通过双硫配体桥联起来的双金属配合物，铁原子和镍原子之间无金属键，通过氢原子连接，铁原子上分别连接一个双膦配体和一个羰基，镍原子上连接一个含双氮共轭配体[N₂]；所述双膦配体为1,2-双二苯基膦乙烷；所述含双氮共轭配体[N₂]为2-(2-吡啶)-苯并咪唑；所述双硫配体为1,3-丙二硫醇。

本发明第三方面提供了一种镍铁氢化酶模型物的制备方法，包括以下步骤：

将NiCl₂·6H₂O和与NiCl₂·6H₂O等物质的量的2-(2-吡啶)-苯并咪唑加入到乙醇中，室温搅拌均匀后，减压抽滤获得第一中间产物Ni[N₂]Cl₂；