一种锌配合物合成及作为荧光探针、光降解催化剂的应用制造技术

本发明专利技术提供一种锌金属配合物制备及其在荧光探针、光降解催化剂的应用。所述配合物的化学式为[Zn(SDBA)(BMIOPE)]

Synthesis of a zinc complex and its application as fluorescent probe and photodegradation catalyst

【技术实现步骤摘要】
一种锌配合物合成及作为荧光探针、光降解催化剂的应用关于资助研究或开发的声明：本专利技术是在江苏省政策引导类计划(产学研合作)-前瞻性联合研究项目(Grantno.BY2016066-08)的资助下进行的。
本专利技术属于有机合成和金属有机化学
，具体涉及到一种4，4′-二(2-甲基-1-咪唑基)联苯醚(BMIOPE)和4，4′-磺酰基二苯甲酸(H2SDBA)为配体的锌配合物的制备及其作为三价铁离子(Fe3+)荧光探针且可有效降解亚甲基蓝(MB)染料的应用。
技术介绍
三价铁离子(Fe3+)是生命体必需的金属离子，是制造血红素和肌血球素、促进维生素B族代谢的必要物质，可参与生物体内多种酶的构成，并在生物细胞内参与许多重要的生化反应。在生物体内，许多酶以Fe3+作为催化剂进行新陈代谢，体内Fe3+缺乏会影响细胞色素C氧化酶，血红素酶，琥珀酸脱氢酶等酶的活动。这些酶与生物氧化、组织呼吸、神经递质的分解和合成密切相关。缺Fe3+是患有贫血，血色沉着病，智力下降，关节炎，糖尿病等疾病的重要原因。因此，快速、方便、准确快速地检测Fe3+具有重要意义。金属配合物作为荧光探针，可以高灵敏度、高选择性、快速、方便的检测各种离子，其独特的发光性能可能来自于金属离子与配体之间的电荷转移、配体内部的跃迁、配体之间的跃迁。此外，金属配合物具有新颖丰富的多孔结构，在孔穴中引入发光组分也可以实现发光。因此，筛选结构新颖、具备高灵敏度和优异选择性的配合物荧光探针，实现对特定金属离子的检测识别，具有非常重要的研究意义和实用价值。工业的快速发展带来了日趋严峻的生态环境问题，人类的生存环境不断遭到破坏，使得水污染问题日趋严重。目前，我国水体污染的主要来源是工业废水，其中印染废水占工业废水的比重已超过35％。印染废水具有废水量大、色度高、毒性大、水质复杂等特点，属于高浓度难降解有机废水。亚甲基蓝(MB)、甲基橙(MO)等偶氮型染料在水体中的危害极大，不但严重危害河流、海洋的生态平衡，而且还会通过皮肤吸收进入人体内，导致头痛、呕吐，甚至照成多种器官不可逆的伤害乃至致癌。因此，高效处理水体中偶氮型染料污染物是一个重要课题。传统的水处理工艺因具有易产生二次污染、耗能高、效率低等一系列弊端而不断被革新，由单纯传统处理工艺的改革逐渐转变为水处理的新材料研发。利用环境净化材料催化光降解染料废水的方法可以降解许多难生物降解的复杂大分子，在染料废水处理领域越来越引起人们的关注。大量关于配合物应用在光降解染料领域的报道，表明具有不同分子结构的配合物在光降解染料领域具有较好的应用。与传统用于光降解的半导体材料相比，配合物在光降解染料方面具有许多优势：(1)晶体结构的精准有利于研究配合物光降解染料的结构与性质之间的关系；(2)可调谐的活性位点促进了配合物光降解染料能高效利用太阳能；(3)配合物的多孔性和较大比表面积能够允许染料分子快速的通过通道，这对提高光催化降解的效率是十分有效的；(4)配合物的金属离子和配体的相互作用可以有效分离光电电子和空缺，从而提高光催化活性。因此，配合物具有高的光催化活性和化学稳定性，且合成方法简单，是一种理想的光反应的催化剂。4，4′-二(2-甲基-1-咪唑基)联苯醚(BMIOPE)是配位能力较强的桥连配体。该配体具有两个明显的特征：首先，该配体是V型具有半柔性的咪唑类配体，两端具有两个2-甲基咪唑基，有利于配合物的合成；其次，刚性的苯环和2-甲基咪唑之间的C-C键、两个苯环之间的C-O-C可以在一定程度上旋转以适应各种配位环境，易合成具有不同维数的金属配合物，而合成不同维数的结构是完成器件化至关重要的一步。本专利技术属于有机合成和金属有机化学
，涉及具有二维锌金属荧光配合物的合成，更具体的说是4，4′-二(2-甲基-1-咪唑基)联苯醚(BMIOPE)和4，4′-磺酰基二苯甲酸(H2SDBA)为配体的锌配合物的合成及其作为荧光探针、光降解催化剂的应用。本专利技术采用二价锌离子作为主体，以4，4′-二(2-甲基-1-咪唑基)联苯醚和4，4′-磺酰基二苯甲酸作为配体构来筑配合物，探究不同金属离子对该金属配合物的荧光性能影响，同时具有二维结构的锌荧光配合物对三价铁离子表现出明显的荧光淬灭效应，作为荧光探针材料可以在金属离子分析研究有一个广阔的应用前景。此外，在本专利技术中，我们合成的配合物对于亚甲基蓝染料具有明显的光降解性质：60分钟内亚甲基蓝染料基本降解完全，且易于分离并多次循环使用，催化效率基本保持不变。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种用作三价铁离子荧光探针并有效催化降解含偶氮类有机染料亚甲基蓝的二维锌配合物及其制备方法。本专利技术选用4，4′-二(2-甲基-1-咪唑基)联苯醚、4，4′-磺酰基二苯甲酸配体和六水合硝酸锌构筑锌配合物。该配合物对三价铁离子有荧光识别的功能，能检测水溶液中微量三价铁离子的存在，且能够高效降解亚甲基蓝有机染料并能保证优异的催化活性及重复性。该配合物合成工艺简单、成本低、效率高、重现性好、检测灵敏、易于分离、收益高，可应用于工业化生产，在环境监测、生命科学及污染物降解领域具有潜在的应用前景。本专利技术所涉及的用作三价铁离子荧光探针、亚甲基蓝光降解催化剂的锌配合物的化学式为：[Zn(SDBA)(BMIOPE)]n，其中，H2SDBA＝4，4′-磺酰基二苯甲酸，BMIOPE＝4，4′-二(2-甲基-1-咪唑基)联苯醚。BMIOPE，H2SDBA的结构式如下：本专利技术所涉及的用作三价铁离子荧光探针及偶氮类有机染料亚甲基蓝光降解催化剂的二维锌配合物结构如图1(a)所示，它的基本结构参数为：本专利技术的锌配合物的晶体属于单斜晶系，空间群为P21/n，晶胞参数为α＝90°，β＝101.716(19)°，γ＝90°；所述配合物中每个锌原子与两个来自于两个4，4′-二(2-甲基-1-咪唑基)联苯醚配体的氮原子、四个来自于两个4，4′-磺酰基二苯甲酸配体的氧原子配位，形成无限二维网状结构，如图1(b)所示。本专利技术所涉及的锌配合物的制备方法包括下述步骤：(1)制备方法：4，4′-二(2-甲基-1-咪唑基)联苯醚∶4，4′-磺酰基二苯甲酸∶六水合硝酸锌＝1∶1∶1，加入H2O(8mL)，混合后放入水热25mL反应釜的聚四氟乙烯内胆中混合，超声振荡5钟，得到混合液；(2)将上述混合液在100℃下烘制72小时，取出产物后将固体分离；(3)用水将上述固体洗涤三次，得到无色透明块状晶体，基于Zn(NO3)2·6H2O计算的产率高达61.2％。进一步地，本专利技术提供上述锌配合物用作三价铁离子荧光探针的应用，可用于监测环境和生物体中的三价铁离子。除此之外，本专利技术还提供上述锌配合物用作催化光降解去除水中亚甲基蓝染料的应用，用于治理自然水体中的亚甲基蓝染料废水。本专利技术的优点是：该制备方法工艺简单，产率高、易于分离、重现性好、灵敏度高、催化效率好、收率高，可以得到单一晶型、高纯度的晶体材料，易工业化生产；该产品对三价铁离子具有荧光识别的功能，可以用于水溶液中微量三价本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用作三价铁离子且可有效降解亚甲基蓝染料的锌配合物，其特征在于，其化学式为[Zn(SDBA)(BMIOPE)]

【技术特征摘要】
1.一种用作三价铁离子且可有效降解亚甲基蓝染料的锌配合物，其特征在于，其化学式为[Zn(SDBA)(BMIOPE)]n，其中，H2SDBA＝4，4′-磺酰基二苯甲酸，BMIOPE＝4，4′-二(2-甲基-1-咪唑基)联苯醚；所述的锌配合物的晶体属于单斜晶系，空间群为P2l/n，晶胞参数为α＝γ＝90°，β＝101.716(19)°；中心锌原子与两个来自于两个4，4′-二(2-甲基-1-咪唑基)联苯醚配体的氮原子、四个来自于两个4，4′-磺酰基二苯甲酸配体的氧原子配位，形成无限二维网状结构。

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊，陈宁宁，贾立永，
申请(专利权)人：盐城师范学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32