一种聚吡咯功能化的钴配合物复合材料的合成方法及其应用，采用水热合成法，将CoCl2·6H2O、N,N'‑双(3‑吡啶)噻吩‑2,5‑二甲酰胺和均苯三甲酸，加入去离子水，进行水热反应，合成分子式[Co(L)(1,3,5‑HBTC)的钴配合物；将钴配合物研磨，得到微晶态钴配合物，然后与吡咯和水超声混合，加入过硫酸胺水溶液，搅拌静置，得到聚吡咯功能化的钴配合物复合材料。优点是：该方法采用聚吡咯将钴配合物进行功能化，简易快速的，可扩大该类配合物的光响应范围，有效降低在光催化过程中光生电子和空穴之间的复合，使其在可见光下具有良好催化降解染料污染物效果，节约能源消耗，降低染料污染物对环境的污染。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于可见光催化材料合成领域，特别涉及一种聚吡咯功能化的钴配合物复合材料的合成方法及其应用。
技术介绍
印染工业过程中流失的染料占染料产量的15％，是工业废水的主要污染源之一。在各种染料中，亚甲基蓝可用于麻、蚕丝织物、纸张的染色和竹、木的着色；还可用于制造墨水和色淀及生物、细菌组织的染色等方面。由于该染料在的水溶性较好，因此在生产和使用过程中流失率高，易进入水体，对环境以及人体的皮肤、眼睛等均具有较大的危害作用。因此，开发新的功能性降解材料来降低或消除亚甲蓝染料污染物的危害具有重要的实际意义。.基于芳香羧酸和有机胺混合配体的过渡金属配合物是一种无机-有机功能杂化材料。这类材料不仅结构多样而且应用广泛。比如该类材料可以作为紫外光催化降解有机染料的催化剂。但是，由于该类配合物材料具有较宽的带隙，因此在可见光范围内不够活跃，这使得在光催化过程中光生电子和空穴易发生复合，导致该类材料利用可见光的光催化效果不够高，因此，提高配合物在可见光范围内对染料污染物的催化降解具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种聚吡咯功能化的钴配合物复合材料的合成方法及其应用，该方法采用聚吡咯将钴配合物进行功能化，简易快速的，可扩大该类配合物的光响应范围，有效降低在光催化过程中光生电子和空穴之间的复合，使其在可见光下具有良好催化降解染料污染物效果，节约能源消耗，降低染料污染物对环境的污染。本专利技术的技术解决方案是：一种聚吡咯功能化的钴配合物复合材料的合成方法，其具体步骤如下：(1)、基于有机配体功能钴配合物的合成基于有机配体功能钴配合物分子式如下：[Co(L)(1,3,5-HBTC)]；其中，L为N,N'-双(3-吡啶)噻吩-2,5-二甲酰胺，1,3,5-HBTC为均苯三甲酸一氢根；具体合成步骤如下：将CoCl2·6H2O、N,N'-双(3-吡啶)噻吩-2,5-二甲酰胺和均苯三甲酸，加入去离子水，搅拌形成悬浮混合物，用NaOH溶液调pH为4.3～6.4，倒入高压反应釜中，进行水热反应，得到块状晶体，洗涤，晾干，得到基于有机配体多功能钴配合物；(2)聚吡咯功能化的钴配合物复合材料聚吡咯功能化的钴配合物复合材料的表达式如下：[Co(L)(1,3,5-HBTC)]/ppy；其中，ppy为聚吡咯；具体合成步骤如下：a.将步骤(1)合成的基于有机配体多功能钴配合物]称取3克，研磨，然后分散到2毫升～4毫升的乙醇中，用球磨机研磨20分钟～40分钟，离心分离，保留滤饼，在60℃～80℃下干燥24小时，得到微晶态钴配合物[Co(L)(1,3,5-HBTC)]材料；b.将0.03克～0.05克吡咯、15毫升～30毫升水、1.3克～1.7克微晶态钴配合物超声混合20分钟～40分钟，得到悬浊液；将含有0.11克～0.13克过硫酸胺和10毫升水的混合溶液加入到悬浊液中，搅拌20分钟后静止12小时，离心分离，洗涤，在65℃下真空干燥24h，得到聚吡咯功能化的钴配合物复合材料。进一步的，所述N,N'-双(3-吡啶)噻吩-2,5-二甲酰胺与均苯三甲酸的摩尔比为1:1～1:2。进一步的，所述N,N'-双(3-吡啶)噻吩-2,5-二甲酰胺与CoCl2·6H2O的摩尔比为1:1～1:3。进一步的，所述N,N'-双(3-吡啶)噻吩-2,5-二甲酰胺与去离子水的摩尔比为1:2800～1:8300。进一步的，水热反应时，以5℃/h升温速率升温至110℃～130℃，水热条件下保温48h～96h，以5℃/h的降温速率降温到室温。进一步的，将过硫酸胺水溶液加入到悬浊液中时，采用的加入方式为滴加，含有0.11克～0.13克过硫酸胺和10毫升水的混合溶液在5分钟内完成滴加。进一步的，步骤(1)和(2)进行洗涤时，用去离子水和乙醇交替清洗3次～5次。进一步的，步骤(2)研磨时，采用玛瑙研钵研磨2小时～4小时。一种聚吡咯功能化的钴配合物复合材料作为可见光催化降解有机染料污染物材料的应用。进一步的，聚吡咯功能化的钴配合物复合材料作为可见光催化降解有机染料污染物材料的应用，将50mg的[Co(L)(1,3,5-HBTC)]/ppy作为光催化剂，加入150mL浓度为0-10.0mg·L–1的亚甲蓝水溶液中，可见光照射下，进行光催化降解60分钟～75分钟。本专利技术的有益效果是：(1)钴配合物[Co(L)(1,3,5-HBTC)]具有二维片层结构；(2)在钴配合物中引入N,N'-双(3-吡啶)噻吩-2,5-二甲酰胺有机胺配体中间的噻吩基团，增加了配体的刚性和支撑能力，与金属钴离子配位后，有易于构筑高维开放骨架；配体中的酰胺基团的引入可以使配合物通过氢键作用形成高维超分子结构，此类超分子结构更有利于稳定配合物的结构和改善配合物的性能；配体中间噻吩上的S原子与酰胺基团类似，能增加配合物的亲水性，从而使合成的钴配合物对水溶性的有机污染物分子的亲和能力增强、催化降解效率高；通过调控反应体系的投料比例和pH值，成功的将均苯三甲酸中的1个羧基保护下来，只利用了两个羧基进行配位，而没有参与配位的羧基具有强氢键键合能力，有效的提高了配合物材料与聚吡咯的结合能力，从而提高了在可见光下对亚甲蓝的催化降解能力并极大程度上的实现了快速降解，在15分钟下对亚甲蓝有机污染物的可见光催化降解率可达54.4％，在75分钟下对亚甲蓝有机污染物的可见光催化降解率可达85.7％，可以作为亚甲蓝有机污染物的可见光催化降解材料使用。附图说明图1是本专利技术的[Co(L)(1,3,5-HBTC)]和[Co(L)(1,3,5-HBTC)]/ppy的XRD衍射图；图2是本专利技术的[Co(L)(1,3,5-HBTC)]的热分析图；图3是本专利技术的[Co(L)(1,3,5-HBTC)]和[Co(L)(1,3,5-HBTC)]/ppy的红外光谱图；图4是本专利技术的[Co(L)(1,3,5-HBTC)]的SEM表面形貌图；图5是本专利技术的[Co(L)(1,3,5-HBTC)]的固体漫反射图；图6是本专利技术的[Co(L)(1,3,5-HBTC)]的tauc图；图7是本专利技术的[Co(L)(1,3,5-HBTC)]/ppy的SEM表面形貌图；图8是本专利技术的[Co(L)(1,3,5-HBTC)]/ppy的固体漫反射图；图9是本专利技术的[Co(L)(1,3,5-HBTC)]/ppy的tauc图；图10是本专利技术的[Co(L)(1,3,5-HBTC)]的配位环境图；图11是本专利技术的[Co(L)(1,3,5-HBTC)]的二维结构正面图；图12是本专利技术的[Co(L)(1,3,5-HBTC)]的二维结构侧面图；图13是可见光照射下的亚甲蓝水溶液的180min内光催化降解紫外吸收图；图14是可见光照射下加入本专利技术的[Co(L)(1,3,5-HBTC)]的亚甲蓝水溶液的150min内光催化降解紫外吸收图；图15是可见光照射下加入本专利技术的[Co(L)(1,3,5-HBTC)]/ppy的亚甲蓝水溶液的75min内光催化降解紫外吸收图。具体实施方式实施例1～实施例3基于有机配体功能钴配合物的合成实施例1合成[Co(L)(1,3,5-HBTC)]，其中，L为N,N'-双(3-吡啶)噻吩-2,5-二甲酰胺，结构式为：1,3,5-HBTC为均苯本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种聚吡咯功能化的钴配合物复合材料的合成方法，其特征是：具体步骤如下：(1)、基于有机配体功能钴配合物的合成基于有机配体功能钴配合物分子式如下：[Co(L)(1,3,5‑HBTC)]；其中，L为N,N'‑双(3‑吡啶)噻吩‑2,5‑二甲酰胺，1,3,5‑HBTC为均苯三甲酸一氢根；具体合成步骤如下：将CoCl2·6H2O、N,N'‑双(3‑吡啶)噻吩‑2,5‑二甲酰胺和均苯三甲酸，加入去离子水，搅拌形成悬浮混合物，用NaOH溶液调pH为4.3～6.4，倒入高压反应釜中，进行水热反应，得到块状晶体，洗涤，晾干，得到基于有机配体多功能钴配合物；(2)聚吡咯功能化的钴配合物复合材料聚吡咯功能化的钴配合物复合材料的表达式如下：[Co(L)(1,3,5‑HBTC)]/ppy；其中，ppy为聚吡咯；具体合成步骤如下：a.将步骤(1)合成的基于有机配体多功能钴配合物]称取3克，研磨，然后分散到2毫升～4毫升的乙醇中，用球磨机研磨20分钟～40分钟，离心分离，保留滤饼，在60℃～80℃下干燥24小时，得到微晶态钴配合物[Co(L)(1,3,5‑HBTC)]材料；b.将0.03克～0.05克吡咯、15毫升～30毫升水、1.3克～1.7克微晶态钴配合物超声混合20分钟～40分钟，得到悬浊液；将含有0.11克～0.13克过硫酸胺和10毫升水的混合溶液加入到悬浊液中，搅拌20分钟后静止12小时，离心分离，洗涤，在65℃下真空干燥24h，得到聚吡咯功能化的钴配合物复合材料。...
【技术特征摘要】
1.一种聚吡咯功能化的钴配合物复合材料的合成方法，其特征是：具体步骤如下：(1)、基于有机配体功能钴配合物的合成基于有机配体功能钴配合物分子式如下：[Co(L)(1,3,5-HBTC)]；其中，L为N,N'-双(3-吡啶)噻吩-2,5-二甲酰胺，1,3,5-HBTC为均苯三甲酸一氢根；具体合成步骤如下：将CoCl2·6H2O、N,N'-双(3-吡啶)噻吩-2,5-二甲酰胺和均苯三甲酸，加入去离子水，搅拌形成悬浮混合物，用NaOH溶液调pH为4.3～6.4，倒入高压反应釜中，进行水热反应，得到块状晶体，洗涤，晾干，得到基于有机配体多功能钴配合物；(2)聚吡咯功能化的钴配合物复合材料聚吡咯功能化的钴配合物复合材料的表达式如下：[Co(L)(1,3,5-HBTC)]/ppy；其中，ppy为聚吡咯；具体合成步骤如下：a.将步骤(1)合成的基于有机配体多功能钴配合物]称取3克，研磨，然后分散到2毫升～4毫升的乙醇中，用球磨机研磨20分钟～40分钟，离心分离，保留滤饼，在60℃～80℃下干燥24小时，得到微晶态钴配合物[Co(L)(1,3,5-HBTC)]材料；b.将0.03克～0.05克吡咯、15毫升～30毫升水、1.3克～1.7克微晶态钴配合物超声混合20分钟～40分钟，得到悬浊液；将含有0.11克～0.13克过硫酸胺和10毫升水的混合溶液加入到悬浊液中，搅拌20分钟后静止12小时，离心分离，洗涤，在65℃下真空干燥24h，得到聚吡咯功能化的钴配合物复合材料。2.根据权要求1所述的聚吡咯功能化的钴配合物复合材料的合成方法，其特征是：所述N,N'-双(3-吡啶)噻吩-2,5-二甲酰胺与均苯三甲酸的摩尔比为1:1～1:2。3.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘国成，于蕙瑄，林宏艳，蔡克迪，赵刚，王祥，应俊，刘滨秋，
申请(专利权)人：渤海大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。