[發(fā)明專(zhuān)利]一種具有綠色光氧化效應(yīng)的超分子材料的制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211479330.4
• 申請(qǐng)日: 2022-11-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115785466B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張哲;白棲霞;伍暾;龐靜嫻;王平山
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廣州大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C08G83/00
• 分類(lèi)號(hào): C08G83/00;C07F13/00;C07D213/30;C09K11/06;B01J31/18;B01J35/00;C07C51/235;C07C63/06
• 代理公司: 廣州高炬知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44376
• 代理人: 陳惠鴻

本發(fā)明涉及光催化材料領(lǐng)域，公開(kāi)了一種具有綠色光氧化效應(yīng)的超分子材料的制備方法及應(yīng)用，該材料包括以下式(Ⅰ)、式(II)與式(III)所示的三種單元結(jié)構(gòu)。本發(fā)明首先合成有機(jī)配體LA、LB、LC，然后與金屬M(fèi)n(II)進(jìn)行組裝合成三種新型的含有tpy?Mnsupgt;2+/supgt;?tpy的超分子材料：Mnsubgt;1/subgt;LAsubgt;2/subgt;,Mnsubgt;3/subgt;LBsubgt;3/subgt;andMnsubgt;20/subgt;LCsubgt;10/subgt;。本發(fā)明使用苯甲醛氧化為苯甲酸的反應(yīng)進(jìn)行催化性能驗(yàn)證，證明Mnsubgt;20/subgt;LCsubgt;10/subgt;作為光催化劑時(shí)，反應(yīng)轉(zhuǎn)化時(shí)間快，且具有良好的可回收性和底物適用性，此外Mnsubgt;20/subgt;LCsubgt;10/subgt;可以無(wú)溶劑和日光條件下進(jìn)行光氧化，為開(kāi)發(fā)廉價(jià)、綠色和低成本的光敏劑系統(tǒng)提供了新的方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光催化材料領(lǐng)域，具體涉及一種具有綠色光氧化效應(yīng)的超分子材料的制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

各種金屬離子作為存在于生物體內(nèi)的微量元素，通過(guò)參與不同的復(fù)雜生化過(guò)程在代謝活動(dòng)中發(fā)揮著重要作用，例如，鐵離子與血紅蛋白的結(jié)合對(duì)氧氣的運(yùn)輸非常重要。受自然界中這些復(fù)雜系統(tǒng)的啟發(fā)，化學(xué)家們利用金屬離子和有機(jī)配體之間的配位驅(qū)動(dòng)作用，制備了大量具有美學(xué)結(jié)構(gòu)的金屬有機(jī)籠子，并在封裝和穩(wěn)定活性物質(zhì)、藥物分子輸送、催化、熒光材料等方面有廣泛的應(yīng)用。然而，在眾多的金屬有機(jī)籠中，金屬離子通常在所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)中充當(dāng)連接子，而它們的特殊性能(氧化還原性能、光物理化學(xué)性能、電子和能量轉(zhuǎn)移等)不容易被控制，具有較多的技術(shù)困難，還沒(méi)有被產(chǎn)業(yè)化制備和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種具有綠色光氧化效應(yīng)的超分子材料、制備方法及光催化應(yīng)用，采用新的組分、配比及工藝，使制備的Mn₂₀LC₁₀作為光催化劑時(shí)，反應(yīng)轉(zhuǎn)化時(shí)間快，且具有良好的可回收性和底物適用性，能夠被產(chǎn)業(yè)化的制備和應(yīng)用，以解決上述技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供一種具有綠色光氧化效應(yīng)的超分子材料，包括以下式(Ⅰ)、式(II)與式(III)所示的三種單元結(jié)構(gòu)：

第二方面，本發(fā)明提供一種具有綠色光氧化效應(yīng)的超分子材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)分別制備如下所示的三種三聯(lián)吡啶金屬有機(jī)配體，包括式(IV)配體LA、式(V)

配體LB和式(VI)配體LC：

(2)分別向步驟(1)制得的式(IV)配體LA、式(V)配體LB和式(VI)配體LC中加入溶劑，溶解，然后滴加金屬鹽溶液，加熱反應(yīng)，反應(yīng)完畢后加入陰離子置換劑，過(guò)濾得沉淀，即得到三種含有tpy-Mn²⁺-tpy基團(tuán)的超分子材料。

上述步驟中，步驟(2)使用的三聯(lián)吡啶金屬有機(jī)配體是LA、LB、LC，其中LC為四臂三聯(lián)吡啶配體，上述三種三聯(lián)吡啶配體具有獨(dú)特的幾何角度和構(gòu)型，可以和不同的二價(jià)金屬離子在溶液體系中自發(fā)組裝成結(jié)構(gòu)精確、有序、獨(dú)特的結(jié)構(gòu)。其中由于五棱柱LC(Mn₂₀LC₁₀)超分子材料中富集了更多tpy-Mn²⁺-tpy單元，使其與LA(Mn₁LA₂)，LB(Mn₃LB₃)相比，具有顯著提高的¹O₂生成量，并能夠?qū)⑵溥M(jìn)一步應(yīng)用于光催化領(lǐng)域。