一种对汞离子具有高吸附性能的三维配位聚合物分子材料制造技术

以二价铁、四硫氰合汞酸钾和双齿吡啶硫醚配体为模块构建的一种三维非霍夫曼型配位聚合物分子材料，由{Fe[Hg(SCN)

【技术实现步骤摘要】
一种对汞离子具有高吸附性能的三维配位聚合物分子材料
本专利技术属于具有高吸附性能配位聚合物的合成
，具体涉及以二价铁、四硫氰合汞酸钾和双齿吡啶硫醚配体为模块构建的一种三维非霍夫曼型配位聚合物分子材料的制备及吸附性能研究。
技术介绍
在电池和电子设备生产、冶炼、化石燃料燃烧和采矿等不同活动中，将会产生大量含有毒重金属离子的工业废水，在处理不当的情况下会将其排放会对人类造成潜在的健康风险。据估计，发达国家和发展中国家都有数百万人受到汞污染的影响（LubickN,MalakoffD.Science,2013,1443-1445.）。汞在工业废水中主要以无机离子形式Hg(II)和有机形式（甲基汞或乙基汞）存在，（Mondal,S.,Chatterjee,S.,Mondal,S.,andBhaumik,A.AscSustainChemEng,.2019,7(7),7353-7361.）汞污染已然引起了全球关注，尤其是在亚洲，最令人关注的是与汞污染相关的人为活动，因此，找到有效的方法来从水中去除汞离子至关重要。数十年来，已经开发出了各种技术，例如凝结、膜过滤、絮凝、沉淀、离子交换和吸附等技术用于从水中去除汞离子。与之相比，吸附成本低廉且易于操作，目前已被视为去除汞离子的最有潜力的技术之一。多种类型的吸附剂，例如活性炭、沸石、粘土，以及功能化材料，例如多层磁性纳米粒子、层状双氢氧化物、配位聚合物等。其中，配位聚合物作为一种新型的多功能多孔材料，是一种具有高度可塑性的多孔平台，与传统吸附剂如活性炭、沸石等相比具有许多优点，这些优点源于它们在合成和结构设计上的多功能性。此外，非霍夫曼配位聚合物由于其表面积大，具有可调孔隙和稳定性好等特点，在金属离子吸附方面显示出很高的潜力。本专利技术中所提到的制备方法简单，具有工艺流程简易、生产成本低等特点。所述配位聚合物对汞离子具有良好的选择性吸附能力，受酸碱度的影响较小，具有良好的化学稳定性。因此该分子材料在清洁化工生产、污水处理等方面具有极高的潜在应用价值。
技术实现思路
本专利技术提供了一种对汞离子具有高吸附性能的三维非霍夫曼配位聚合物分子材料。该种对汞离子有良好吸附能力的三维非霍夫曼型配位聚合物，其分子式为C14H8FeHgN6S6，化学通式为：{Fe[Hg(SCN)4](L)2}n(L代表4,4’-联吡啶二硫醚)。所述配合物晶体结构为：配合物属于单斜晶系，处于P21/n空间群，晶胞参数为a=10.4117(4)Å，b=12.3240(5)Å，c=17.7514(7)Å，α＝90°，β＝101.572(4)°，γ＝90°。所述配合物的制备方法为：S1.所有反应均在常温常压下进行。将K2[Hg(SCN)4]（51.1mg，0.1mmol）的水溶液3mL加入到双臂H-型管左臂中；S2.将配体L[L代表（4,4’-联吡啶二硫醚）]（22.0mg，0.1mmol）及FeCl2(12.6mg,0.1mmol）甲醇溶液3mL加入到双臂H-型管的右臂中；S3.用甲醇将双臂H-型管的两臂及横向连接管液封，密封后置于避光安静处，约两周后在横向连接管中析出黄色块状晶体；S4.将得到的晶体分离出来，依次用甲醇和乙醚洗涤，随后在空气中自然干燥得到晶体成品。配合物进行汞离子的吸附性能测试步骤如下：S1.分别称取50mg、100mg、600mg、1200mg、2000mg、8500mg的HgCl2试剂，依次定容到1L的容量瓶中制备出50-8500ppm的六种浓度梯度的HgCl2待测溶液；S2.以50ppm汞离子吸附测试为例，称取5.0mg干燥晶体置于容器中，用移液枪准确移取10mL浓度50ppm的HgCl2溶液，置于磁力搅拌器中加入转子进行12小时的吸附测试。为提高吸附效率，可将晶体进行研磨后进行超声震荡以增大吸附比表面积和分散程度；S3.吸附后的汞离子溶液进行离心处理后收集上层清液，收集后的溶液进行电感耦合原子发射测试并进行汞离子含量的定量分析。本专利技术的优点是：所制备三维配位聚合物具有独特的非霍夫曼型空间构型，以及存在硫元素修饰的桥联配体，使得该配合物显现出良好的汞离子吸附性能。在一系列浓度梯度的氯化汞溶液中进行吸附测试，发现当氯化汞浓度达到8500ppm时，每毫克配合物对汞离子的吸附量高达4.16mg。因此该分子材料在清洁化工生产、污水处理等方面具有极高的潜在应用价值。附图说明：图1：吸附测试前后的晶体样品图图2：双臂H-型管晶体生长图图3：材料的晶体学结构参数图。具体实施方式为了使本专利技术的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供了一种呈现三维结构的非霍夫曼型配位聚合物的合成方法，其具有良好的汞离子吸附性能，所述材料的分子式为C14H8FeHgN6S6，化学式为：{Fe[Hg(SCN)4](L)x}2(L代表4,4’-联吡啶二硫醚)。所述分子材料的晶体结构为：配合物属于单斜晶系，处于P21/n空间群，晶胞参数a=10.4117(4)Å，b=12.3240(5)Å,c=17.7514(7)Å,α＝90°，β＝101.572(4)°，γ＝90°。该三维非霍夫曼型配位聚合物及其合成步骤如下：S1.所有反应均在常温常压下进行。将K2[Hg(SCN)4]（51.1mg，0.1mmol）的水溶液3mL加入到双臂H-型管左臂中；S2.将配体L[L代表（4,4’-联吡啶二硫醚）]（22.0mg，0.1mmol）及FeCl2(12.6mg,0.1mmol）甲醇溶液3mL加入到双臂H-型管的右臂中；S3.用甲醇将双臂H-型管的两臂及横向连接管液封，密封后置于避光安静处进行晶体生长，约两周后在横向连接管中析出黄色块状晶体；S4.将得到的晶体分离出来，依次用甲醇和乙醚洗涤，随后在空气中自然干燥得到晶体成品。配合物进行汞离子的吸附性能测试步骤如下：S1.分别称取50mg、100mg、600mg、1200mg、2000mg、8500mg的HgCl2试剂，依次定容到1L的容量瓶中制备出50-8500ppm的六种浓度梯度的HgCl2待测溶液;S2.以50ppm汞离子吸附测试为例，称取5.0mg干燥晶体置于容器中，用移液枪准确移取10mL浓度50ppm的HgCl2溶液，置于磁力搅拌器中加入转子进行12小时的吸附测试，为提高吸附效率，可将晶体进行研磨后进行超声震荡以增大吸附比表面积和分散程度；S3.吸附后的汞离子溶液进行离心处理后收集上层清液，收集后的溶液进行电感耦合原子发射测试并进行汞离子含量的定量分析，将制备所得材料用X-射线单晶衍射仪进行结构表征，所得材料的晶体学结构参数见附图3。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.以二价铁、四硫氰合汞酸钾和双齿吡啶硫醚配体为模块构建的一种三维非霍夫曼型配位聚合物分子材料，所述配合物的元素组成为C

【技术特征摘要】
1.以二价铁、四硫氰合汞酸钾和双齿吡啶硫醚配体为模块构建的一种三维非霍夫曼型配位聚合物分子材料，所述配合物的元素组成为C14H8FeHgN6S6，化学通式为：{Fe[Hg(SCN)4](L)2}n(L代表4,4’-联吡啶二硫醚)，配合物的晶体结构和晶胞参数如表1所示：
表1.配合物晶体结构及晶胞参数






图2.配合物沿b轴的透视图，为清晰起见所有H原子都被省略。


2.所述三维非霍夫曼型配位聚合物的合成步骤：
S1.所有反应均在常温常压下进行，将K2[Hg(SCN)4]（51.1mg，0.1mmol）的水溶液3mL加入到双臂H-型管左臂中；
S2.将配体L[L代表（4,4’-联吡啶二硫醚）]（22.0mg，0.1mmol）及FeCl2(12.6mg,0.1mmol）甲醇溶液3mL加入到双臂H-型管的右臂中；
S3.用甲醇将双臂H-...

【专利技术属性】
技术研发人员：张道鹏，曹桐，段晓仪，迟晓晨，秦兰，张明健，周振，杨璐，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：山东;37