一种催化水氧化的单分子催化剂及其合成方法技术

本发明专利技术涉及一种催化水氧化的单分子催化剂及其合成方法，属于能源化学技术领域。本发明专利技术提供一种催化水氧化的单分子催化剂，是一种钴配合物，其名称为4-（（二（吡啶-2-亚甲基）氨基）甲基）（3,5-二甲基-1H-吡咯-2-基）甲酮的氯化钴配合物。本发明专利技术首先制备了PPMdpa配体，然后将PPMdpa与氯化钴混合后加入无水乙醇反应，乙醚扩散，过滤，得到4-（（二（吡啶-2-亚甲基）氨基）甲基）（3,5-二甲基-1H-吡咯-2-基）甲酮的氯化钴配合物，即[(PPMdpa)CoCl2]。本发明专利技术制备的配合物能催化水氧化释放氧气。本发明专利技术所应用的制备方法成本较低，试用于扩大生产，也为可再生能源的应用提供了新的方法。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，属于能源化学
。本专利技术提供一种催化水氧化的单分子催化剂，是一种钴配合物，其名称为4-（（二（吡啶-2-亚甲基）氨基）甲基）（3,5-二甲基-1H-吡咯-2-基）甲酮的氯化钴配合物。本专利技术首先制备了PPMdpa配体，然后将PPMdpa与氯化钴混合后加入无水乙醇反应，乙醚扩散，过滤，得到4-（（二（吡啶-2-亚甲基）氨基）甲基）（3,5-二甲基-1H-吡咯-2-基）甲酮的氯化钴配合物，即。本专利技术制备的配合物能催化水氧化释放氧气。本专利技术所应用的制备方法成本较低，试用于扩大生产，也为可再生能源的应用提供了新的方法。【专利说明】
本专利技术涉及，属于能源化学
。
技术介绍
全球环境的变化和能源需求的增涨迫切需要寻找新的可再生能源。随着科学技术水平的提高能源向可持续的方向发展，例如风能和太阳能的应用，但是存储这些能源按需使用和运输残余的能源成为巨大科技的挑战。分子能源的提出为解决这些问题提供了很好的选择，因为化学键可以储存高能量密度的能量。模拟人工光合作用，利用光催化水的分解将光能转化为化学能，发展新的催化剂催化水的氧化和还原，对于发展新型氧转移反应，开发可持续的清洁能源具有重要的意义 自然界中存在催化水产生氧气的细菌，其活性中心为Mn4CaOx簇，人工模拟自然界细菌氧化酶的活性，设计了系列催化水氧化的多核的配合物，如孙立成等人合成的单核钌水氧化催化剂(W0C)具有高的转化数和转化频率(T0N=50，000，T0F=300 s—1) (Wang L,Duan L， Tong LP，Sun LC.Visible light-driven water oxidation catalyzed bymononuclearruthenium complexes.Journal of Catalysis.2013; 306: 129-132.)。但是这类催化剂用的都是贵金属，增加了制造太阳能燃料设备的成本。由于金属钴价格低活性高引起人们的高度关注。Nocera等人报道的高活性的Co催化剂(HanA，Wu HT，SunZJ， Jia HX， DuPW.Facile deposition of nanostructured cobalt oxidecatalystsfrom molecular cobaloximes for effcientwater oxidation.Phys.Chem.Chem.Phys.2013; 15: 12534-12538.)，但是已报道的钴催化剂在催化水氧化过程中需要联吡啶钌作为光源，使用过程中花费较高。一般人工光合成体系需要具有高效光捕获的光敏单元、电荷分离单元和催化多电子转移单元。如何利用光诱导的电子转移过程实现水高效氧化-还原仍然是一个挑战。鉴于吡咯甲酮类化合物在此外-可见区具有较好的光吸收特性，二吡啶甲基胺过渡金属配合物具有结合氧的特性，这类配体的钴配合物可望作为水氧化的催化剂。这里我们报道一种新型吡咯甲酮基通过苯甲基和二吡啶甲基胺偶合形成的化合物4- ((二(吡啶-2-亚甲基)氨基)甲基)(3，5-二甲基-1!1-吡咯-2-基)甲酮的钴配合物，该钴配合物作为分子催化剂能催化水氧化释放氧。
技术实现思路
本专利技术的提供一种催化水氧化的单分子催化剂，即一种单核钴配合物，并提供这种单核钴配合物的合成制备方法，以及这种催化剂应用于催化氧化水制氧。本专利技术提供一种催化水氧化的单分子催化剂，其名称为:4_( (二 (吡啶-2-亚甲基)氨基)甲基)(3，5- 二甲基-1H-吡咯-2-基)甲酮的氯化钴配合物(简称)，其结构式如下:【权利要求】1.一种催化水氧化的单分子催化剂，其特征在于，所述单分子催化剂为一种单核钴配合物，其名称为4- ((二(吡啶-2-亚甲基)氨基)甲基)(3，5- 二甲基-1H-吡咯-2-基)甲酮的氯化钴配合物，简称为，结构式为: 2.一种催化水氧化的单分子催化剂的制备方法，其特征在于，按照以下步骤进行:(1)将2，4-二甲基吡咯与4-氯甲基苯甲酰氯混合后加入二氯甲烷反应；(2)向混合体系中依次加入二(2-吡啶甲基)胺和三乙胺，氮气保护下，油浴回流；(3)反应结束后用饱和盐水萃取洗涤，水相使用二氯甲烷萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥，旋蒸出溶剂，得红色油状物；(4)将红色油状物经硅胶柱层析分离，用乙酸乙酯洗脱，得到淡黄色粘稠液体，即为4-((二 (吡啶-2-亚甲基 )氨基)甲基)(3，5- 二甲基-1H-吡咯-2-基)甲酮，简写为PPMdpa ；(5)将PPMdpa与氯化钴混合后加入无水乙醇反应，乙醚扩散，过滤，得到蓝色固体，即为4- ((二(吡啶-2-亚甲基)氨基)甲基)(3，5-二甲基-1!1-吡咯-2-基)甲酮的氯化钴配合物，简称。3.根据权利要求2所述的一种催化水氧化的单分子催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的2，4-二甲基吡咯与4-氯甲基苯甲酰氯的摩尔比为1:2~2:1，其中2，4- 二甲基吡咯在混合溶液中的浓度为1.9-35 mmol/L ;所述反应为40°C反应2~10h。4.根据权利要求2所述的一种催化水氧化的单分子催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的二(2-吡啶甲基)胺与2，4-二甲基吡咯的摩尔比为1:2~2:1 ;三乙胺与二(2-吡啶甲基)胺的摩尔比为4:1~1:4 ;所述油浴回流为80°C回流4~16h。5.根据权利要求2所述的一种催化水氧化的单分子催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(5)中所述的PPMdpa与氯化钴的摩尔比为1:2~2:1 ;其中PPMdpa在混合液中的浓度为4.8~24 mmol/L ;所述反应为70°C反应1~6h。6.根据权利要求3所述的一种催化水氧化的单分子催化剂的制备方法，其特征在于，所述2，4-二甲基吡咯与4-氯甲基苯甲酰氯的摩尔比为1:1，加入CH2C12 150 mL，40°C反应6h。7.根据权利要求4所述的一种催化水氧化的单分子催化剂的制备方法，其特征在于，所述的二(2-吡啶甲基)胺与2，4- 二甲基吡咯摩尔比为1:1.2，所述的三乙胺与二(2-吡啶甲基)胺的摩尔比为1:1，80°C油浴回流8h。8.根据权利要求5所述的一种催化水氧化的单分子催化剂的制备方法，其特征在于，所述的PPMdpa与氯化钴摩尔比为1: 1.1，加入无水乙醇50 mL，70°C反应3h。9.根据权利要求2所述的一种催化水氧化的单分子催化剂的制备方法，其特征在于，所制备的单分子催化剂 应用于催化水氧化释放氧。【文档编号】C07F15/06GK103706400SQ201310699017【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月19日 优先权日:2013年12月19日 【专利技术者】陈秋云, 薛娟娟 申请人:江苏大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种催化水氧化的单分子催化剂，其特征在于，所述单分子催化剂为一种单核钴配合物，其名称为4?（（二（吡啶?2?亚甲基）氨基）甲基）（3,5?二甲基?1H?吡咯?2?基）甲酮的氯化钴配合物，简称为[(PPMdpa)CoCl2]，结构式为：????????????????????????????????????????????????。2013106990176100001dest_path_image001.jpg

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈秋云，薛娟娟，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：