含N/O配体配合物的合成、表征及草酸铁配合物光催化降解次甲基蓝研究

摘要

配合物作为一种新型分子功能材料不仅具有丰富的拓扑结构和多样的堆积方式，而且在有机废水的处理、光催化性能、气体存储、分离、热稳定性、光学性能、机械性能、磁学性能等领域具有巨大的应用潜力。晶体工程涉及分子或化学基团在晶体中的行为、晶体的设计、结构与性能的控制以及晶体结构预测，它是实现从分子到功能材料的一条重要途径。而设计与合成结构新颖且在环境领域内具有潜在应用价值的配合物和无机一有机杂化材料是晶体工程学研究的两个重要的方面。 本文以芳香羧酸及其取代物为配体，与过渡金属盐反应合成了6个配合物Cu(phth)2(H2O)2(1)、Ni(H2O)6·(μ—H2O)2·K2(phth)4(H2O)(2)、[Cu(H2O)6][Na2(SO4)2]，(3)、 Cu(H2O)(C6H6NSO3)2·2H2O(4)、 Cd(C7H5O4)2·3H2O]·2H2O(5)、[Ni2(C7H5O4)4·2H2O](6)。以咪唑或六次甲基四胺为配体合成了四个配合物，[Cu(im)6]Cl2·4H2O(7)、[Cu(im)6]Cl2·2H2O(8)、[Cu(H2O)6]Cl2·2{(CH2)6N4}·4H2O(9)、[Ag2(C6H12N4)2Cr2O7·H2O(10)。 配合物1晶体属单斜晶系，空间群为P2(1)/c， Z=2，a=8.3895(17)((A))，b=14.441(3)((A))，c=7.0992(14)((A))，α=90°，β=112.14(3)°，γ=90°。配合物2晶体属单斜晶系，空间群为P2(1)/c，Z=2，a=10.455(2)((A))，b=6.8670(14)((A))，c=29.704(6)((A))，α=90°，β=98.14(3)°，γ=90°。配合物3晶体属单斜晶系，空间群为P2(1)/c，Z=2，a=6.2345(12)((A))，b=12.333(3)((A))，c=9.1822(18)((A))，a=90°，β=105.56(3)°，γ=90°。配合物4晶体属单斜晶系，空间群为P2(1)/n，Z=2，a=7.4485(8)((A))，b=17.4102(19)((A))，c=7.6509(9)((A))，α=90°，β=116.6880(10)°，γ=90°。配合物5晶体属单斜晶系，空间群为P2(1)/c，Z=4，a=7.8338(8)((A))，b=19.8658(19)((A))，c=12.2359(12)((A))，α=90°，β=105.8920(10)°，γ=90°。配合物6晶体属单斜晶系，空间群为P21/n，Z=2，a=8.2698(2)((A))，b=19.4936(8)((A))，c=9.9987(4)((A))，α=90°，β=102.641(3)°，γ=90°。配合物7晶体属三斜晶系，空间群为P—1，Z=1，a=8.8097(18)((A))，b=9.0812(18)((A0)，c=10.586(2)((A))，α=75.08(3)°，β=83.14(3)°，γ=61.84(3)°。配合物8晶体属单斜晶系，空间群为P21/n，Z=2，a=8.073(2)((A))，b=13.239(2)((A))，c=15.0810(10)((A))，α=90°，β=97.940(10)°，γ=90°。配合物9晶体属三斜晶系，空间群为P—1，Z=1，a=9.321(3)((A))，b=9.3923(16)((A))，c=9.4261(16)((A))，α=119.523(2)°，β=94.153(3)°，γ=101.065(3)°。配合物10晶体属单斜晶系，空间群为P21/n，Z=4，a=11.1095(16)((A))，b=10.9848(14)((A))，c=14.101(2)((A))，α=90°，β=100.131(2)°，γ=90°。用X射线衍射法对配合物晶体结构进行了测定，解析了单晶结构，用元素分析、红外光谱、差热-热重分析等方法对上述配合物进行了结构表征。单晶结构分析发现，合成的方法、pH值、溶剂、温度、反应时间、氢键能显著影响配合物配位环境和晶体堆积。 近年来，随着环境污染的日益严重，环境问题越来越受到人们的重视，寻求一种广谱、高效、低廉的方法对难降解有机废水的处理是近年环境科学研究的热点之一。本文以合成的二元羧酸的配合物草酸铁为例，讨论了它对次甲基蓝的光降解，研究了不同双氧水浓度、溶液pH值等对次甲基蓝降解速率的影响，脱色降解反应均符合一级动力学反应，表明过渡金属的配合物草酸铁可有效处理难降解有机废水，与传统高级氧化方法相比，具有反应快速、操作简单等优点。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1概述

1.1.1 配位化学

1.1.2超分子化学(Supramolecular chemistry)

1.1.3晶体工程(Crystal cngineering)

1.2配合物的合成和研究方法(Syntheses and study method of coordination compounds)

1.2.1 晶体的结构

1.2.2晶体的培养

1.2.3溶液中晶体的生长

1.2.4界面扩散法

1.2.5蒸气扩散法

1.2.6凝胶扩散法

1.2.7水热法或溶剂热法

1.2.8升华法

1.2.9配合物结构分析方法

1.3影响配合物形成的因素

1.3.1 中心离子

1.3.2配体

1.3.3配位点的数目和距离

1.4配合物形成的条件

1.4.1 溶剂

1.4.2反应体系的pH值、反应物的摩尔比

1.4.3有机或无机模板剂

1.5配合物的应用前景

1.5.1配合物微孔材料

1.5.2配合物非线性光学性能

1.5.3配合物磁性

1.5.4手性拆分和催化

1.6本课题选题的目的和意义

第二章邻苯二甲酸盐与铜、镍配合物的合成、表征及晶体结构

2.1主要实验仪器、试剂及表征方法

2.1.1 仪器

2.1.2试剂

2.1.3表征方法

2.2 Cu(phth)2(H2O)2(1)(phth=phthalatel)的合成、表征及晶体结构

2.2.1配合物的合成

2.2.2表征

2.2.3 晶体结构

2.3 Ni(H2O)6·(H2O)2·K2(phth)4(H2O)(2)的合成、表征及晶体结构

2.3.1配合物的合成

2.3.2表征

2.3.3 晶体结构

第三章一个无机双金属配合物的合成，表征及晶体结构

3.1主要实验仪器、试剂及测试方法

3.1.1 仪器

3.1.2试剂

3.1.3测试方法

3.2[Cu(H20)6][Na2(SO4)2](3)的合成、表征及晶体结构

3.2.1配合物的合成

3.2.2表征

3.2.3 晶体结构

第四章对氨基苯磺酸、3,4-二羟基苯甲酸配合物的合成，表征及晶体结构

4.1主要实验仪器、试剂及测试方法

4.1.1 仪器

4.1.2试剂

4.1.3测试方法

4.2 Cu(H2O)(C6H6NSO3)2·2H2O(4)的合成、表征及晶体结构

4.2.1 配合物的合成

4.2.2 表征

4.2.3 晶体结构

4.3[Cd(C7H5O4)2·3H2O]·2H2O(5)的合成、表征及晶体结构

4.3.1配合物的合成

4.3.2表征

4.3.3 晶体结构

4.4[Ni2(C7H5O4)4·2H2O](6)的合成、表征及晶体结构

4.4.1配合物的合成

4.4.2表征

4.4.3 晶体结构

第五章眯唑铜配合物的合成，表征及晶体结构

5.1主要实验仪器、试剂及测试方法

5.1.1 仪器

5.1.2试剂

5.1.3实验方法

5.2[Cu(im)6]Cl2·4H2O(7)的合成、表征及晶体结构

5.2.1配合物的合成

5.2.2表征

5.2.3 晶体结构

5.3[Cu(im)6]Cl2·2H2O(8)的合成、表征及晶体结构

5.3.1配合物的合成

5.3.2 表征

5.3.3 晶体结构

第六章六次甲基四胺与银、铜配合物的合成

6.1主要实验仪器、试剂及测试方法

6.1.1 仪器

6.1.2试剂

6.1.3 测试方法

6.2[Cu(H20)6]Cl2·2{(CH2)6N4}·4H2O(9)的合成、表征及晶体结构

6.2.1配合物的合成

6.2.2表征

6.2.3晶体结构

6.3[Ag2(C6H12N4)2Cr2O7H2O(10)的合成、表征及晶体结构

6.3.1配合物的合成

6.3.2 表征

6.3.3 晶体结构

第七章草酸铁配合物对次甲基蓝的光降解

7.1草酸铁配合物的光化学性质

7.2主要实验仪器和实验步骤

7.2.1实验仪器、试剂

7.2.2 实验步骤

7.2.3计算方法

7.3实验结果与讨论

7.3.1 染料溶液的配置和草酸铁配合物制备

7.3.2标准曲线的绘制

7.3.3不同双氧水浓度下次甲基蓝的降解实验

7.3.4溶液pH值的影响

7.3.5草酸铁配合物浓度的影响

7.3.6降解反应动力学研究

7.4本章小结

第八章结论与展望

8.1主要工作

8.2展望

参考文献

致 谢

攻读学位期间发表的学术论文