[發明專利]二維鈷配合物合成及作為光降解催化劑、鐵電材料的應用

在審

• 申請號: 201811104116.4
• 申請日: 2018-09-07
• 公開（公告）號: CN110885347A
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 王俊;陳寧寧;賈立永
• 申請（專利權）人: 鹽城師范學院
• 主分類號: C07F15/06
• 分類號: C07F15/06;B01J31/22;C02F1/30;C08G83/00;C02F101/38
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本發明提供一種鈷配合物制備及其在光降解催化劑、鐵電材料的應用。所述配合物的分子式為[Co₅(OH?BDC)₄(TMIB)₄(NO₃)₂(DMA)₂·2H₂O]_n，其中，OH?H₂BDC＝5?羥基間苯二甲酸，TMIB＝1，3，5?三(2?甲基?1?咪唑基)苯。所述鈷配合物為Co²⁺通過OH?BDC^2?、TMIB配體自組裝而成二維網狀結構。該鈷配合物具有高效催化光降解染料性質：90分鐘內亞甲基藍基本降解完全，且易分離并可多次循環使用。此外該鈷配合物具有優異的鐵電性質：當外加電場1100V時，其剩余極化Pr為1.751μC/cm²，矯頑場Ec為654V/cm，飽和極化Ps為1.991μC/cm²，有望成為新型鐵電材料在信息存儲領域有廣闊的應用前景。

關于資助研究或開發的聲明：本發明是在江蘇省政策引導類計劃(產學研合作)-前瞻性聯合研究項目(Grant no.BY2016066-08)的資助下進行的。

技術領域

本發明屬于有機合成和金屬有機化學技術領域，具體涉及到一種1，3，5-三(2-甲基-1-咪唑基)苯和5-羥基間苯二甲酸為配體的鈷配合物的制備及作為亞甲基藍(MB)光降解催化劑及鐵電材料的應用。

背景技術

工業的快速發展帶來了日趨嚴峻的生態環境問題，人類的生存環境不斷遭到破壞，使得水污染問題日趨嚴重。目前，我國水體污染的主要來源是工業廢水，其中印染廢水占工業廢水的比重已超過35％。印染廢水具有廢水量大、色度高、毒性大、水質復雜等特點，屬于高濃度難降解有機廢水。亞甲基藍(MB)、甲基橙(MO)等偶氮型染料在水體中的危害極大，不但嚴重危害河流、海洋的生態平衡，而且還會通過皮膚吸收進入人體內，導致頭痛、嘔吐，甚至照成多種器官不可逆的傷害乃至致癌。因此，高效處理水體中偶氮型染料污染物是一個重要課題。

傳統的水處理工藝因具有易產生二次污染、耗能高、效率低等一系列弊端而不斷被革新，由單純傳統處理工藝的改革逐漸轉變為水處理的新材料研發。利用環境凈化材料催化光降解染料廢水的方法可以降解許多難生物降解的復雜大分子，在染料廢水處理領域越來越引起人們的關注。因此，設計合成環境友好的、合成方法簡單的、具有優異光催化性能的環境凈化材料是一個重要的挑戰。

與傳統用于光降解的半導體材料相比，配合物在光降解染料方面具有許多優勢：(1)晶體結構的精準有利于研究配合物光降解染料的結構與性質之間的關系；(2)可調諧的活性位點促進了配合物光降解染料，可高效利用太陽能；(3)配合物的多孔性和較大比表面積能夠允許染料分子快速的通過通道，這對提高光催化降解的效率是十分有效的；(4)配合物的金屬離子和配體的相互作用可以有效分離光生電子和空穴，從而提高光催化活性。因此，配合物具有高的光催化活性和化學穩定性，且合成方法簡單，是一種理想的光反應的催化劑。

鐵電材料是一類具有鐵電性質的相變材料。該類材料不僅具有自發極化，且在一定溫度范圍內，其自發極化強度能隨外施電場的方向改變而改變，能在外界電場、磁場、光波、壓力和溫度的刺激下會做出相應的響應，實現機械能、電能、熱能、光能、電磁能等能量之間的轉換，在當今信息功能材料和微電子領域備受重視，在國防、探測、通信等領域具有極為重要的用途。

傳統的含鉛類的陶瓷鐵電體以及鈣鈦礦類型的無機型鐵電體因其在生產中需要煅燒，耗能大、產率低，廢棄物環境污染嚴重，成薄膜難且易脆而不斷被革新。此外，無機型鐵電體難以進行功能設計和修飾的事實進一步限制了該領域的研究進展。與傳統的無機型鐵電體相比，配合物在鐵電材料方面具有合成簡單、成本低、綠色環保、可塑性強、可成膜、性質多樣等優勢越發受到人們的關注。因此，配合物是一種理想的鐵電材料。