[发明专利]基于水杨醛缩氨基-2-硫酚配体的多核金属簇合物及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种基于水杨醛缩氨基‑2‑硫酚配体的多核金属簇合物及其制备方法和应用，所述多核金属簇合物的化学式为Cosubgt;4/subgt;(Csubgt;13/subgt;Hsubgt;9/subgt;NOS)subgt;6/subgt;·2CHsubgt;3/subgt;CN·CHsubgt;3/subgt;OH，其中Csubgt;13/subgt;Hsubgt;9/subgt;NOS为水杨醛缩氨基‑2‑硫酚，Co与N、O和S形成六配位八面体构型。本发明多核金属簇合物中的水杨醛缩氨基‑2‑硫酚配体可以有效的稳定金属钴活性中心，形成的多核金属簇合物具有显著的OER活性，实际应用前景广阔。

技术领域

本发明属于能源存储与转化技术领域，具体涉及一种基于水杨醛缩氨基-2-硫酚配体的多核金属簇合物，以及该多核金属簇合物的制备方法及应用。

背景技术

多核金属簇广泛的存在于自然界中。例如，锰基多核金属簇Mn₄CaO₅是实现高效水氧化的关键，铁基多核金属簇Fe₄S₄是氮气活化的关键，铜基多核金属簇Cu₃-O₂是实现氧氧键断裂的关键。由此可见，多核金属簇合物在催化小分子活化方面具有得天独厚的优势，这主要是因为不同金属中心之间的协同作用。近年来，研究人员在模拟自然界多核金属簇Mn₄CaO₅，应用于电催化析氧反应方面取得了一些结果。比如：文献中报道了锰基多核金属簇Mn₄CaO₄簇合物(Science 2015,348,690-693)和Mn₁₂O₁₂(O₂C₆H₃(OH)₂)₁₆(H₂O)₄(Nat.Catal.2018,1,48-54)、铜基多核金属簇Cu₄O₄(Angew.Chem.Int.Ed.2018,57,7850-7854)和钴基多核金属簇Co₄O₄(OAc)₄(py)₄(J.Am.Chem.Soc.2022,144,4,1475-1492)等。其中，具有配位作用的氧原子用来稳定多核金属中心。尽管研究人员在不同金属簇的结构设计与制备方面取得了这一进展，但该类仿生结构的簇合物一般通过吡啶氮或羧基氧等官能团稳定在中心，具有封闭的金属-氧配位结构，不利于暴露催化活性位点。此外，该类簇合物一般稳定的存在于均相有机溶剂中，很难应用于实际。因此，设计高效且稳定的多核金属中心簇，用于电催化水氧化反应，具有非常重要的作用和意义。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于水杨醛缩氨基-2-硫酚配体的多核金属簇合物，以及该多核金属簇合物的制备方法及应用。

本发明提供的基于水杨醛缩氨基-2-硫酚配体的多核金属簇合物的化学式为[Co₄(C₁₃H₉NOS)₆·2CH₃CN·CH₃OH]，其中C₁₃H₉NOS是水杨醛缩氨基-2-硫酚，CH₃CN为乙腈，CH₃OH为甲醇；所述多核金属簇合物的晶体结构属于单斜晶系，空间群为P2(1)/c，晶胞参数α＝90°、β＝98.816(8)°、γ＝90°；所述多核金属簇合物的晶体结构中，Co离子为六配位环境，配位原子为N、O和S，形成八面体构型。进一步四个Co离子由六个水杨醛缩氨基-2-硫酚分子稳定，相邻Co离子的间距为通过两个S原子桥联；四个Co离子形成具有开放结构的拱门式构型。