[發(fā)明專(zhuān)利]一種具有電催化活性的磺胺喹噁啉鈷化合物及其制備方法和用途

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810433582.0
• 申請(qǐng)日: 2018-05-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108676039A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭慧港;李星
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 寧波大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C07F15/06
• 分類(lèi)號(hào): C07F15/06;B01J31/22
• 代理公司: 北京風(fēng)雅頌專(zhuān)利代理有限公司 11403
• 代理人: 陳宙;于曉霞

本發(fā)明公開(kāi)了一種具有電催化活性的磺胺喹噁啉鈷化合物及其制備方法和用途，該化合物是一種具有電催化活性的鈷配位化合物，其分子式為C₄₂H₄₂N₁₀O₆S₂Co，晶系為單斜，空間群為C2/c，晶胞參數(shù)α＝90°，β＝126.579°，γ＝90°，鈷離子為六配位的八面體幾何構(gòu)型。該化合物是由鈷鹽、磺胺喹噁啉、4,4’?二聯(lián)吡啶按一定比例混合反應(yīng)而制得，合成步驟簡(jiǎn)單。本該鈷化合物對(duì)過(guò)氧化氫呈現(xiàn)出良好的電催化活性，從而作為潛在的電催化活性材料有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料化學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有電催化活性的磺胺喹噁啉鈷化合物及其制備方法和用途。

背景技術(shù)

電催化反應(yīng)是使電極、電解質(zhì)界面上的電荷轉(zhuǎn)移加速的一種催化作用反應(yīng)。電催化作用覆蓋著電極反應(yīng)和催化作用兩個(gè)方面，因此電催化材料必需同時(shí)具有這兩種功能：(1) 能自由地傳遞電子；(2)能對(duì)底物進(jìn)行有效的催化活化作用。電催化反應(yīng)主要應(yīng)用于燃料電池、有機(jī)污水的電催化處理，含鉻廢水的電催化降解，煙道氣及原料煤的電解脫硫，電催化同時(shí)脫除NO_x和SO₂，二氧化碳的電解還原，甲醛、過(guò)氧化氫等的電解還原等。

傳統(tǒng)電催化材料主要以鉑族金屬及其合金為主，這類(lèi)材料由于存在價(jià)格昂貴或資源不足等問(wèn)題限制了其應(yīng)用和發(fā)展。因此，開(kāi)發(fā)價(jià)格低廉的非貴族金屬電催化材料成為研究的熱點(diǎn)之一。目前，電催化劑研究較多的有硼化鎳、碳化鎢、鈉鎢青銅、尖晶石型與鎢態(tài)礦型的半導(dǎo)體氧化物，以及過(guò)渡金屬大環(huán)配合物，如鐵離子的卟啉、酞菁或四偶氮輪烯等活性催化劑。半導(dǎo)體氧化物的穩(wěn)定性比較差和催化活性比較低，尚處于研究開(kāi)發(fā)階段；酞菁、卟啉大環(huán)共軛配合物由于其本身特殊的大環(huán)共軛結(jié)構(gòu)使其具有良好的電催化活性，并且可以通過(guò)改變其共軛環(huán)上的取代基及中心金屬原子和分子聚集方式而具有結(jié)構(gòu)可調(diào)變性，賦予了它作為電催化劑性能開(kāi)發(fā)的廣闊空間，是鉑系催化劑有應(yīng)用前景的替代品之一，但是催化劑的制備過(guò)程過(guò)于復(fù)雜，副產(chǎn)物較多。過(guò)渡金屬離子如Cu(II)、Co(II)價(jià)電子層有空余的d軌道和未成對(duì)的d電子，過(guò)渡金屬化合物作為催化劑與反應(yīng)物分子接觸，這些催化劑分子中的空余d軌道能夠與底物分子的價(jià)軌道形成特定的過(guò)渡態(tài)型的價(jià)鍵，從而活化底物分子，改變反應(yīng)途徑，降低反應(yīng)的活化能，最終達(dá)到催化反應(yīng)的目的(冉繁敏等人，一種對(duì)甲醛具有電化學(xué)響應(yīng)的磺胺嘧啶化合物，專(zhuān)利號(hào)為ZL201310349347.2；趙亞云等人，一種對(duì)過(guò)氧化氫具有電催化活性的鈷配合物，專(zhuān)利號(hào)為ZL201310420205.0；李星等，一種對(duì)過(guò)氧化氫具有電催化活性的銅配合物ZL201310420150.3)。在過(guò)渡金屬離子配位化合物中，有機(jī)功能配體的共軛基元能夠與不同金屬離子的d電子產(chǎn)生不同相互作用，進(jìn)而改變金屬離子能級(jí)結(jié)構(gòu)，從而使配位化合物具有良好的催化活性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)，提供一種對(duì)過(guò)氧化氫具有電催化活性的鈷化合物及其合成步驟簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件溫和的制備方法。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：一種磺胺喹噁啉鈷化合物，該化合物是一種對(duì)過(guò)氧化氫具有良好電催化活性的鈷配位化合物，簡(jiǎn)稱(chēng)鈷化合物，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 [Co(L)₂(bpy)]·2(C₂H₅OH)(L＝脫去一個(gè)質(zhì)子的磺胺喹噁啉，bpy＝4,4’-二聯(lián)吡啶)，分子式為C₄₂H₄₂N₁₀O₆S₂Co，晶系為單斜，空間群為C2/c，晶胞參數(shù)α＝90°，β＝126.579°，γ＝90°，鈷離子為六配位的八面體幾何構(gòu)型，其中兩個(gè)氮配位原子來(lái)自于4,4’-二聯(lián)吡啶，四個(gè)氮配位原子來(lái)自于兩個(gè)磺胺喹噁啉，每個(gè)結(jié)構(gòu)單元包含一個(gè)中心鈷離子、兩個(gè)磺胺喹噁啉、一個(gè)4,4’-二聯(lián)吡啶和兩個(gè)客體乙醇分子，所述鈷化合物制備方法包括以下步驟：