[发明专利]基于4‑(5‑甲基‑1,3,4‑噁二唑)吡啶的硫氰酸根‑Cd(II)配合物在吸附染料中的应用

说明书

技术领域

本发明属于有机合成和金属有机化学技术领域，涉及噁二唑的具有二维结构的4-(5-甲基-1,3,4-噁二唑)吡啶配体的硫氢酸根-Cd(II)配合物的合成，更具体的说是具有二维结构的4-(5-甲基-1,3,4-噁二唑)吡啶配体的硫氢酸根-Cd(II)配合物的合成及其在刚果红染料分子吸附方面的应用。

背景技术

配位化学是在无机化学基础上发展起来的一门科学,它所研究的主要对象是配位化合物(coordination compounds，简称配合物)。自十九世纪末二十世纪初年轻学者Werner提出了现在常称之为维尔纳配位理论的学说创立配位化学以来，它始终处于无机化学研究的前沿。配位化合物是指独立存在的稳定化合物进一步结合原子或离子而形成的复杂化合物。分子材料的研究是近年最引人注目的一类前沿课题,国际上先进的美、英、德、法等国均将此研究列入各自的高技术发展规划，1995年日本也已将分子材料确定为基础科学先导研究的七项课题之一而予以重点资助。分子材料是指由分子单元组装成的三维物质，这一结构上的特点使我们有可能通过选择适当的分子及不同的组装方式来制备具有特定功能性质的宏观物质。这类配合物兼有无机化合物和有机化合物的特性，由于其组成的复杂性、金属和配体种类的多样性、配位环境的可调性，使之成为分子材料中最具有潜在应用前景的一类体系。近年国外已集此类研究为一门生物、材料、化学交叉的学科，称之为金属配合物材料化学。近年来,随着现代工业的发展，阴离子染料污染物已经成为一个越来越严重的环境问题，例如刚果红等，一直都是化学家们关注的焦点。因为这些阴离子污染物会对人体健康和环境产生严重损害，已经被美国环境保护局列为在世界范围内需要优先处理的环境污染物。由于这些阴离子染料污染物已被广泛应用于冶金，颜料制造，皮革鞣制和木材等领域，制备能够从工业废水中捕获和分离这些阴离子污染物的新型材料是非常重要的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供4-(5-甲基-1,3,4-噁二唑)吡啶构筑的硫氰酸根-Cd(II)配合物及其合成方法，采用二价Cd离子作为主体,以4-(5-甲基-1,3,4-噁二唑)吡啶作为配体,合成具有二维结构的4-(5-甲基-1,3,4-噁二唑)吡啶配体的硫氢酸根-Cd(II)配合物，探究其对污染物的吸附性能。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

4-(5-甲基-1,3,4-噁二唑)吡啶构筑的硫氰酸根-Cd(II)配合物，化学通式为：[Cd(L)₂(NCS)₂](1)；

L为4-(5-甲基-1,3,4-噁二唑)吡啶，作为配体，其结构式为

每个配合物分子中出现了一个中心镉(Cd1)的结构，对于每个配合物1的基本结构单元，镉原子Cd1与四个氮原子和两个硫原子形成六配位，即CdN₄S₂配位构型；其中两个硫原子来自两个硫氰酸根，两个氮原子来自两个硫氰酸根，两个氮原子来自两个配体4-(5-甲基-1,3,4-噁二唑)吡啶中吡啶环中的氮原子，配合物中配体L桥联中心的Cd(II)离子最终形成了二维平面的结构。

上述配合物的制备方法，按照下述步骤进行：

按照化学通式[Cd₂(L)₂(NCS)₄]所示的摩尔比例称取CdBr₂、NH₄NCS和配体4-(5-甲基-1,3,4-噁二唑)吡啶混合均匀后，在150—180摄氏度下反应，自然冷却至室温20—25摄氏度后得到无色透明晶体，即为本发明的配合物。

在上述制备方法中，反应温度为160—170摄氏度，反应时间至少12小时，优选40—72小时。

在上述制备方法中，选择CdBr₂、NH₄NCS均匀分散在水中，配体4-(5-甲基-1,3,4-噁二唑)吡啶均匀分散在乙醇中，再将水和乙醇分散均匀，水和乙醇的体积为(1—1.5)：2。

在上述制备方法中，通过机械搅拌或者超声实现均匀分散。

在上述制备方法中，选择在水热釜中进行反应并予以保温。

本发明的配合物在吸附/去除水环境中染料的应用，染料为刚果红、甲基橙、柠檬黄。

将本发明的配合物与已经带有染料的体系均匀混合，并在室温下静置至少48小时，优选48—72小时。