具有光催化降解染料功能的稀土钐配合物及制备方法以及应用技术

本发明专利技术涉及到光催化领域，公开了一种具有光催化降解染料功能的稀土钐配合物及制备方法，所述的稀土钐配合物分子式为：{[Sm

Samarium with photocatalytic degradation of dye functional complexes and preparation method and Application

The present invention relates to the field of photocatalysis, and discloses a rare earth Samarium Complex with the function of photocatalytic degradation of dye and a preparation method thereof. The rare earth Samarium Complex has the formula of {[Sm

【技术实现步骤摘要】
具有光催化降解染料功能的稀土钐配合物及制备方法以及应用
本专利技术涉及稀土钐配合物，具体地，涉及具有光催化降解染料功能的稀土钐配合物及其制备方法以及应用。
技术介绍
配位聚合物是在配位键的作用下通过有机桥联配体和无机金属离子所形成的无限网络结构。对于具有可控维度的配位聚合物的设计合成已成为化学与材料科学的主要研究热点之一。其设计随着配合物不断深入的研究，其中心金属原子由原来简单的低价过渡金属渐渐发展到碱金属、碱土金属和稀土金属，直到现在出现混配的多种金属；为了丰富配合物的结构，一些化学家在含氮杂环羧酸类配体的基础上还加入了一些辅助配体。稀土离子因具有特殊的电子构型在诸多领域都有所研究，近年来对稀土钐配合物的研究非常广泛，由于其具有良好的荧光、吸附、催化等方面的性质，具有潜在的应用前景，因此制备和探索其结构性质将是目前研究稀土钐配合物的一个新热点。钐是排第五位的轻稀土元素，在农业、添加剂、鱼用药物制剂、医药生物等方面应用广泛，对钐配合物的研究不多，而对其在光催化领域研究更为少见。目前，有机染料的降解一般是利用TiO2、TiO2无机复合材料等半导体材料进行光催化降解，但是金属有机配合物材料光催化降解染料的相关报道较少，同时无机复合材料的降解存在催化剂难分离，不易固定等缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有光催化降解染料功能的稀土钐配合物及制备方法以及应用，该稀土钐配合物具有优异的稳定性以及良好的光催化性能进而使得在染料的光降解中得以应用，同时制备条件温和，产率高的优点。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种具有光催化降解染料功能的稀土钐配合物，所述稀土钐配合物的分子式为：{[Sm3+(L2-)1.5(DMF)(H2O)2](DMF)}n，式中，L2-为2,2'-联吡啶-4,4'-二羧酸脱去两个质子后的基团，DMF为N,N-二甲基甲酰胺，n为正整数。本专利技术还提供了一种上述的具有光催化降解染料功能的稀土钐配合物的制备方法，该制备方法为：以N,N-二甲基甲酰胺与水的混合溶液为溶剂体系，将钐盐、H2L、4,4'-双(1H-咪唑-1-取代)-1,1'-联苯进行配位反应以制得稀土钐配合物；其中，H2L为2,2'-联吡啶-4,4'-二羧酸。本专利技术进一步地提供了一种如上述的具有光催化降解染料功能的稀土钐配合物在光催化降解亚甲基蓝染料中的应用。在上述技术方案中，本专利技术通过溶剂热法制备具有光催化降解染料功能的稀土钐配合物，具体为：以N,N-二甲基甲酰胺与水的混合溶液为溶剂体系、六水合硝酸钐为金属源、H2L为主配体、4,4'-双(1H-咪唑-1-取代)-1,1'-联苯为辅配体(辅配体的作用是改变配合物在空间的延伸方向、减少空间位阻，使配合物结构更多样化)进行配位反应，得到光催化降解性能高且结构稳定的具有光催化降解MB染料功能的稀土钐配合物。同时该制备方法所需条件温和而且产率高。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是检测例1中稀土钐配合物结构不对称单元的椭球图；图2为检测例1中稀土钐配合物的空间三维图；图3为检测例3中稀土钐配合物的热重分析图；图4为检测例4中稀土钐配合物的固体紫外可见光谱图；图5为检测例4中稀土钐配合物的光能对应于能量的Kubelka-Munk函数的变形图；图6为检测例5中稀土钐配合物的红外发射光谱图；图7为检测例6中稀土钐配合物的X-射线粉末衍射谱图；图8是实施例1的稀土钐配合物的在不同条件下对RhB的催化活性谱图；图9为实施例1的稀土钐配合物作为催化剂，紫外光照下的紫外-可见吸收光谱图；图10为实施例1的稀土钐配合物作为催化剂，可见光照下的紫外-可见吸收光谱图；图11为实施例1的稀土钐配合物作为催化剂，无光照下的紫外-可见吸光谱图；图12为无催化剂，紫外光照下的紫外-可见吸收光谱图。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术提供了一种具有光催化降解染料功能的稀土钐配合物，该稀土钐配合物的分子式为：{[Sm3+(L2-)1.5(DMF)(H2O)2](DMF)}n，其中，L2-为2,2'-联吡啶-4,4'-二羧酸脱去两个质子后的基团，DMF为N,N-二甲基甲酰胺，n为正整数。在上述稀土钐配合物中，各元素之间的连接关系以及位置关系可以在宽的范围内选择，但是为了使得稀土钐配合物具有更好的光催化以及稳定性，优选地，稀土钐配合物的配位方式满足以下条件：Sm3+离子存在于配位环境，每个Sm(III)离子都与八个氧原子配位，其中五个氧原子来自L2-配体，另一个氧原子来自DMF分子，最后两个氧原子来自水分子。在上述具有光催化降解染料功能的稀土钐配合物为配合物的情形下，该配合物的晶型条件可以在宽的范围内选择，但是为了使稀土钐配合物具有更好的光催化性能以及稳定性，优选地，该稀土钐配合物的晶型满足以下条件：三斜晶系，P-1空间群，晶胞参数分别为：α＝66.943(2)°，β＝86.958(3)°，γ＝76.402(3)°。本专利技术还提供了一种上述的稀土钐配合物的制备方法，该制备方法为：以N,N-二甲基甲酰胺与水的混合溶液为溶剂体系，将钐盐、H2L、4,4'-双(1H-咪唑-1-取代)-1,1'-联苯进行配位反应以制得稀土钐配合物；其中，H2L为2,2'-联吡啶-4,4'-二羧酸。在上述制备方法中，配位反应的具体条件可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的稀土钐配合物具有更优异的光催化性能以及稳定性，同时该制备方法也具有很高的产率，优选地，配位反应至少满足以下条件：反应温度为50-70℃，反应时间为40-55h。在上述制备方法中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的稀土钐配合物具有更好的光催化性能以及稳定性，同时使得制备方法具有更高的产率，优选地，相对于0.1mmol的所述钐盐，所述溶剂体系的用量为6-10mL；其中，所述的钐盐、H2L、4,4'-双(1H-咪唑-1-取代)-1,1'-联苯的摩尔比为10：1-2.5：0.8-2，所述N,N-二甲基甲酰胺与水的体积比为1：2.0-3.5。更优选地，所述钐盐、H2L、4,4'-双(1H-咪唑-1-取代)-1,1'-联苯的摩尔比为10：1.4-1.8：0.9-1.1，所述N,N-二甲基甲酰胺与水的体积比为1：2.5-3.0。在上述制备方法中，钐盐的具体种类可以在宽的范围内选择，但是从钐盐溶解性以及成本上考虑，优选地，钐盐为Sm(NO3)3·6H2O、Sm(CH3COO)3、Sm2(SO4)3·8H2O和SmCl3·6H2O的至少一者。在上述实施方式的基础上，为了使稀土钐配合物具有更优异的产率，优选地，在配位反应之前，该制本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有光催化降解染料功能的稀土钐配合物，其特征在于，所述稀土钐配合物的分子式为：{[Sm

【技术特征摘要】
1.具有光催化降解染料功能的稀土钐配合物，其特征在于，所述稀土钐配合物的分子式为：{[Sm3+(L2-)1.5(DMF)(H2O)2](DMF)}n，式中，L2-为2,2'-联吡啶-4,4'-二羧酸脱去两个质子后的基团，DMF为N,N-二甲基甲酰胺，n为正整数。2.根据权利要求1所述的具有光催化降解染料功能的稀土钐配合物，其中，所述稀土钐配合物的配位方式满足以下条件：Sm3+离子存在于配位环境中，Sm3+为扭曲的八面体配位构型；每个Sm(III)离子都与八个氧原子配位，其中五个氧原子来自L2-配体，另一个氧原子来自DMF分子，最后两个氧原子来自水分子。3.根据权利要求1或2所述的稀土钐配合物，其中，所述具有光催化降解染料功能的稀土钐配合物的晶型满足以下条件：三斜晶系，P-1空间群，晶胞参数分别为：α＝66.943(2)°，β＝86.958(3)°，γ＝76.402(3)°。4.一种如权利要求1-3中任意一项所述的具有光催化降解染料功能的稀土钐配合物的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：以N,N-二甲基甲酰胺与水的混合溶液为溶剂体系，将钐盐、H2L、4,4'-双(1H-咪唑-1-取代)-1,1'-联苯进行配位反应以制得所述具有光催化降解染料功能的稀土钐配合物；其中，所述H2L为2,2'-联吡啶-4,4'-二羧酸。5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，所述配位反应至少满足以下条件：反应温度为50-70℃，反应时间为40-55h。6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其中，相对于0.1mmol的所述钐盐，所述溶剂体系的用量为6-10mL；其中，所述钐盐...

【专利技术属性】
技术研发人员：季长春，白秀芳，徐东浩，尹丽，盛恩宏，
申请(专利权)人：安徽师范大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34