[发明专利]一种多苯并咪唑铁配合物，其制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型的光催化水分解放出氧气的催化剂。具体地，本发明涉及一种不含阴离子的多苯并咪唑铁配合物，其制备方法及其应用。更具体地，本发明涉及一种不含有阴离子铁配合物的单斜晶结构，可作为可见光诱导催化水分解的催化剂。。

背景技术

太阳能是一种取之不尽、用之不竭，且清洁无污染的新型能源。随着对太阳能资源的利用与开发，能否利用太阳能分解水制氧而将太阳能转化为电能或化学能成为一个研究热点。然而，目前大多数的催化水裂解的催化剂中一般采用贵重金属Ru和Ir，价格昂贵，对环境不友好，且采用含有四价Ce的化合物（Ce(NH₄)₂(NO₃)₆）作为牺牲性的人工氧化剂。所以研究人员希望找到既便宜又环保的催化材料代替贵金属，达到裂解水的目的。廉价的金属铁和锰的配合物引起了人们的广泛关注。

含氮的金属有机配合物具有新颖的结构以及在催化，电化学，吸附，阴离子交换和磁性方面具有潜在的应用价值。另外，作为一种新型的功能性分子材料，配位化合物具有其它材料无法比拟的结构可裁性和易功能化的特性，这类化合物的研究越来越引起人们的浓厚兴趣，已经引起无机化学，配位化学，金属有机化学和生物无机化学等方面研究者的广泛重视。N,N,N',N'-四(2-苯并咪唑亚甲基)-1,2-乙二胺(EDTB)具有十个潜在的配位N原子，能和金属形成单核或双核的配合物，这些配合物有的显示出催化活性，有的可作为酶的模型化合物。申请号200910272804.6中公开多苯并咪唑类的金属配合物，其用作非病毒基因载体，现有技术（Guiling Wu,etal.Dalton Trans.,2011,40,6433）中公开利用多苯并咪唑的金属配合物来模拟脂肪氧化酶。

发明内容

本发明的发明人采用含有多苯并咪唑的金属铁配合物来作为催化水分解的催化剂。其中，利用廉价金属铁合成一种新的不含阴离子的配合物，该配合物在可见光的诱导下可以催化水分解，目前未见有相关文献的报道。

本发明的目的在于合成一种作为催化水分解的催化剂材料，一种中性的不含阴离子的多苯并咪唑铁金属配合物，及其该金属配合物的制备方法和应用。本发明还提供培养了该金属配合物的晶体结构的方法。本发明同时还提供配体N,N,N',N'-四(2-苯并咪唑亚甲基)-1,2-乙二胺(EDTB)的制备方法。

本发明通过如下技术方案实现：

（1）一种式（I）的多苯并咪唑铁配合物或溶剂合物，其特征在于：

其中：

R为C₁-C₆烷基，优选C₁-C₃烷基，例如甲基，乙基，正丙基或者异丙基，

n为0-5。

（2）根据（1）的配合物或溶剂合物，其特征在于，所述溶剂合物为水合物或醇合物，优选醇合物，更优选甲醇合物，或者乙醇合物。还更优选2分子甲醇合物。

（3）根据（1）或（2）的配合物或溶剂合物，其特征在于，所述配合物具有如下结构：

（4）根据（3）的配合物或溶剂合物，其特征在于，为式I-1的2分子甲醇合物，所述配合物为单斜晶系，C2/c空间群，其晶胞参数为α=90.00，β=110.50，γ=90.00，Z=16，体积为

（5）根据（1）-（2）任一项的配合物或溶剂合物，其特征在于，所述配合物具有如下结构：

其中R为C₁-C₆烷基，优选C₁-C₃烷基，例如甲基，乙基，正丙基或者异丙基。

（6）上述（1）-（5）任一项所述配合物或溶剂合物的制备方法，其特征在于：多苯并咪唑配体在铁盐存在下，在有机溶剂中反应获得。

（7）根据（6）的制备方法，其特征在于，所述多苯并咪唑是下式（II）的N,N,N',N'-四(2-苯并咪唑亚甲基)-1,2-乙二胺(EDTB)：

（8）根据（6）-（7）任一项的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂选自醇类，如低级醇，优选甲醇，乙醇和丙醇。

（9）根据（6）-（8）任一项的制备方法，其特征在于，所述反应温度为10-70°C、优选20-60°C，更优选30-40°C，反应时间30分钟-6小时，优选1-4小时。