[发明专利]一种具有光催化二氧化碳还原活性的金属钴配合物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种具有光催化二氧化碳还原活性的金属钴配合物，具有如下式I所述的结构：其中，该结构中，X为卤素。该金属钴配合物可作为二氧化碳还原为一氧化碳的催化剂使用，具有成本低，催化效率高的特点。本发明还公开了该金属钴配合物的制备方法和应用。

技术领域

本发明涉及金属配位化合物功能材料技术领域。更具体地，涉及一种具有光催化二氧化碳还原活性的金属钴配合物及其制备方法和应用。

背景技术

自从工业革命以来，人类大量燃烧化石燃料来获取发展所需的能源，向自然界中排放了大量的二氧化碳气体，而近年来随着全球人口增长和工业的发展，化石燃料的消耗随之加剧并进一步打破自然界的碳平衡，自十九世纪末期以来，大气中二氧化碳的浓度已从280ppm增加到目前的400ppm。二氧化碳浓度的增加导致温室效应加剧，全球气温不断升高，进而带来冰川融化、海平面上升、气候异常等一系列问题。因此，如何开发利用可持续能源并降低大气中二氧化碳的浓度，实现人类的可持续发展成为全球各国政府和科学家的重要研究课题。而利用太阳光将二氧化碳还原为对人类有用的碳氢化合物燃料无疑是非常具有吸引力的技术，其所需能源来自可再生的太阳能，并实现了对碳元素的回收利用，从根本上解决了能源消耗排放过多二氧化碳的问题。因此研究和开发具有光催化二氧化碳还原活性的催化剂具有极其重要的意义。但现阶段应用于此领域的催化剂多为贵金属催化剂，价格昂贵，而少量的廉价金属催化剂催化效率较低，难以推广和应用。

多吡啶配体及其衍生物是一类重要的配体，其结构易于修饰调整，并拥有丰富的配位位点，能够与众多的过渡金属形成各式各样的金属配合物，在催化领域有着非常广泛的应用。如何将多吡啶配体很好的用于催化二氧化碳还原为一氧化碳，以提供好的催化效率和低的使用成本，是需要解决的问题之一。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种具有光催化二氧化碳还原活性的金属钴配合物，该金属钴配合物可作为二氧化碳还原为一氧化碳的催化剂使用，具有成本低，催化效率高的特点。

本发明的第二个目的在于提供一种具有光催化二氧化碳还原活性的金属钴配合物的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供一种具有光催化二氧化碳还原活性的金属钴配合物的应用。

为达到上述第一个目的，本发明采用下述技术方案：

一种具有光催化二氧化碳还原活性的金属钴配合物，其特征在于，具有如下式I所述的结构：

其中，X为卤素。

进一步地，所述X选自Cl或者Br。

为达到上述第二个目的，本发明采用下述技术方案：

一种具有光催化二氧化碳还原活性的金属钴配合物的制备方法，包括如下步骤：

在碱性条件下及惰性气氛中，将2-氨甲基吡嗪、2-氯甲基吡啶盐酸盐于溶剂中加热回流反应，得配体((2-吡嗪基)甲基)-N,N-双(2-吡啶基甲基)胺(PZ-DPA)；

于惰性气氛中，将所述配体((2-吡嗪基)甲基)-N,N-双(2-吡啶基甲基)胺与CoX₂的水合物于溶剂中混匀，反应完全后，净化，得所述金属钴配合物；其中，所述X为卤素。

进一步地，所述CoX₂的水合物选自六水合氯化钴、水合溴化钴中的一种或两种。

进一步地，所述碱性条件中，碱性物质选自无水碳酸钾、氢氧化钾、氢氧化钠、无水碳酸钠中的一种或几种。

进一步地，所述2-氨甲基吡嗪、2-氯甲基吡啶盐酸盐与碱性条件中的碱性物质的摩尔比为1:2:2～20。示例性的，所述2-氨甲基吡嗪、2-氯甲基吡啶盐酸盐与碱性条件中的碱性物质的摩尔比为1:2:2～10、1:2:2～5等。