[發明專利]一種鈷配位化合物及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 201910296078.5
• 申請日: 2019-04-12
• 公開（公告）號: CN110015990A
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: 劉豐祎;朱晗;劉然;寇軍鋒;徐全清
• 申請（專利權）人: 云南師范大學
• 主分類號: C07D213/80
• 分類號: C07D213/80;C07D213/803;B01J31/22;C01B32/40
• 代理公司: 廣州潤禾知識產權代理事務所(普通合伙) 44446
• 代理人: 林偉斌

本發明公開了一種鈷配位化合物，由3,5?吡啶二羧酸與氟化鈷CoF₂在溶劑熱條件下合成得到，所得鈷配位化合物的分子式為(C₁₄H₁₄Co₂N₂O₁₂)_n，其中Co為二價金屬鈷離子。所述鈷配位化合物的形態為固態晶體。3,5?吡啶二羧酸配體與鈷離子通過羧基氧原子以及吡啶氮原子形成二維網狀結構，并進一步通過氫鍵形成三維超分子結構。本發明還提供了該鈷配位化合物的制備方法：將3,5?吡啶二羧酸與氟化鈷CoF₂在溶劑熱條件下合成得到紫紅色透明的塊狀晶體。本發明制備簡單，產物純度和產率均較高，在光催化轉化二氧化碳方面具有良好的應用前景，可作為一種光催化劑，把二氧化碳轉變為一氧化碳。

技術領域

本發明涉及配位化合物功能材料技術領域，更具體地，涉及一種鈷配位化合物及其制備方法與應用。

背景技術

目前，由于全球范圍內對化石燃料的大量使用，使得CO₂的排放量大量增加，從而引起全球變暖等諸多環境問題。將CO₂進行化學還原，使其轉變成新的燃料，比如CO,可以極大的緩解CO₂的排放所帶來氣候與環境問題。為了實現二氧化碳向一氧化碳的轉化，一般使用可見光催化還原CO₂。因此，探尋高效的光催化劑是整個轉化反應的關鍵所在。傳統二氧化碳還原的光催化劑一般是貴金屬配合物，這些配合物使用Ru,Ir,Pt等貴金屬原料，因此價格極其昂貴。但是，把廉價的鈷配位化合物應用于光催化還原二氧化碳的研究目前還很少見諸報道。因此，制備新型的鈷配位化合物作為光催化劑，并應用于二氧化碳的還原具有極大的潛在價值。3,5-吡啶二羧酸具有可供鈷離子配位的多個配位點，這為合成結構新穎的鈷配位化合物提供了極大的可能，更重要的是鈷屬于廉價金屬，因此選擇該類化合物作為光催化劑具有成本低廉的巨大優勢。

發明內容

有鑒于此，本發明為克服現有技術的至少一種不足，提供一種價格低廉的金屬配位化合物鈷配位化合物，作為光催化劑應用于光催化還原二氧化碳。

為了解決上述存在的技術問題，本發明采用下述技術方案：

一種鈷配位化合物，所述鈷配位化合物由3,5-吡啶二羧酸與氟化鈷(CoF₂)在溶劑熱條件下合成得到，所得鈷配位化合物的分子結構式為(C₁₄H₁₄Co₂N₂O₁₂)_n，其中Co為二價金屬鈷離子。

所述鈷配位化合物中3,5-吡啶二羧酸配體與鈷離子通過羧基氧原子以及吡啶氮原子形成二維網狀結構；還通過氫鍵形成三維超分子結構。

所述鈷配位化合物的形態為固態晶體，所述晶體的結晶為單斜晶系，C2/c空間群；晶胞參數分別為：b＝11.9828(14)、α＝γ＝90°,β＝105.176(16)°,配位化合物的分解溫度為405℃。

本發明還提供了一種制備上述鈷配位化合物的方法，包括如下步驟：

S1.將3,5-吡啶二羧酸和氟化鈷溶于溶劑中得到混合液；

S2.將步驟S1所得混合液密封后進行溶劑熱反應，反應結束后度緩慢冷卻到室溫，得到紫紅色透明的塊狀晶體；

S3.洗滌步驟S2所得紫紅色透明塊狀晶體，自然晾干，即制得所述鈷配位化合物的單晶樣品。

進一步地，步驟S1中，所述3,5-吡啶二羧酸和氟化鈷的摩爾比為3:1～1:1，優選地，3,5-吡啶二羧酸和氟化鈷的摩爾比為2～1～1:1；所述溶劑為蒸餾水與乙醇的混合溶劑。

進一步地，步驟S2中，所述溶劑熱反應在120～180℃進行，優選130～160℃；反應時間為36～72小時，優選40～60小時。