[发明专利]一种基于柔性配体的对汞离子有良好去除能力的二维配位聚合物材料

说明书

一种基于K₂[Hg(SCN)₄]和柔性双齿硫基吡啶类配体的二维非霍夫曼型配位聚合物，由{Fe[Hg(SCN)₄](L)}_n(L代表双（4‑吡啶硫基）甲烷)形成的中性二维网。制备方法是：将K₂[Hg(SCN)₄]的水溶液，配体L及FeCl₂的甲醇溶液依次置于三臂H‑型管中，密封后避光静置，两周后得到黄色枫叶状晶体。本发明的优点是：配合物的非霍夫曼型结构提供充足的吸附位点，桥联配体中的硫元素与汞离子存在的键合力作为吸附驱动力，使得配合物在HgCl₂的浓度处于50‑8500 ppm的测试条件下，吸附率稳定维持在38±2%，当HgCl₂浓度达到8500 ppm时，每毫克配合物对汞离子的吸附量达到了4.25 mg，并在吸附前后保持了良好的晶格结构，在绿色化工、清洁化工过程生产等方面具有潜在的应用价值。

技术领域

本发明属于具有汞离子去除性能的非霍夫曼型配位聚合物的合成技术领域，具体涉及一种基于K₂[Hg(SCN)₄]和柔性双齿硫基吡啶类配体的二价铁二维非霍夫曼型配位聚合物材料的合成及汞离子去除能力的研究。

背景技术

汞是剧毒重金属，具有持久性、生物蓄积性和毒性。汞离子不仅对自然生态系统构成威胁，而且严重影响人类健康，研究人员正在积极开创有效去除相关有害离子的新策略。天然水中汞的总浓度约为0.2-100 mg/L，中国的工业废水排放标准严格要求汞离子的浓度不得超过0.05 mg/L。因此，对于那些需要超低汞离子浓度的系统，迫切需要开发出能有效吸附去除汞离子的材料。吸附材料通常具有简单、高效和低成本的特点，因而具有广阔的应用前景。

配位聚合物是一种典型的先进多孔材料，通过对配体进行官能团修饰继而与金属离子/团簇来构建配位聚合物，往往具有突出的优点，如较大的比表面积，灵活的可定制性，可控制的结构和高孔隙率，因此吸引了众多学者的关注。功能化配体和特殊的多孔结构在配位聚合物上的协同效应，提供了一个强大的平台来构建完整的吸附剂。基于这些，配位聚合物越来越多的用于均相/非均相催化、选择性捕获和吸附等方面。（Chen, D. M., Zhang,N. N., Liu, C. S., Du, M. Acs Appl Mater Inter, 2017, 9(29), 24671-24677.Mon, M., Ferrando-Soria, J., Verdaguer, M., Train, C., Paillard, C., Dkhil,B., Pardo, E. J Am Chem Soc J, 2017, 139(24), 8098-8101.）此外，非霍夫曼配位聚合物在较宽pH范围的水溶液中，显示出良好的热稳定性和化学稳定性、合成简单、操作方便，具有很高的应用价值。本发明揭示了以K₂[Hg(SCN)₄]和柔性双齿硫基吡啶类配体为模块构建的非霍夫曼型配位聚合物对于汞离子吸附的应用潜能。

发明内容

本发明提供了一种对汞离子有良好去除能力的二维非霍夫曼型配位聚合物材料，为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：该种对汞离子有良好去除能力的非霍夫曼型配位聚合物的分子式分为C₁₅H₁₀FeHgN₆S₆，化学通式为：{Fe[Hg(SCN)₄](L)}_n (L代表双（4-吡啶硫基）甲烷)。

所述配合物晶体结构为：配合物属于单斜晶系、P21/c空间群，晶胞参数为a =7.62455(19) Å，b=16.6928(4) Å， c= 17.5832(4) Å, α＝90°，β＝95.633(2)°，γ＝90°。

所述配合物的制备方法为：