吡啶基Salen配合物的合成、表征及催化性能研究

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Salen配体是一种含有亚胺官能团的席夫碱,易于修饰,与金属离子配合后可增加稳定性。它还可以引入手性结构,形成有价值的手性金属催化剂。使用salen配合物构建MOFs可以使通道中金属的活性位点有规律地排列,从而提高催化效率,促进分离和回收。因此,salen配合物的研究是非常重要和有价值的。由此本文设计合成了新颖的带有多个取代基的水杨醛,并与三种不同结构的二胺合成吡啶salen配体L1、L2和L3,其中引入叔丁基可以防止与金属配位时发生二聚。通过表征手段(例如IR谱、~1H NMR)进行充分表征。合成了9种配合物,通过溶液挥发法得到配合物L2-Cu晶体结构,并用配合物L3-Zn构建了一种金属有机框架。X射线单晶衍射和X射线粉末衍射以及热重对晶体进行分析。本文用配合物L2-Cu作为催化剂催化C-N键的形成。通过实验得到配合物L2-Cu催化C-N键形成的最佳条件:DMSO为溶剂,加入2 mmol的Na OH或叔丁醇钠作为助剂,6 mol%的配合物L2-Cu作为催化剂,140℃反应8 h,产率能达到86.7%。该催化剂经过3次循环后依然能得到70%以上的产率,说明催化剂有良好的重复性。进行了底物拓展,探索配合物L2-Cu催化交叉偶联反应的范围和一般性,并提出反应的机理。由以上实验可知,配合物L2-Cu是催化C-N键形成的优异催化剂,可使反应得到良好的产率,并且有较好的重复性。基于MOFs的结构优势,可以构建具有光吸附能力的MOFs,获得更高效的光催化活性。我们用配合物L3-Zn组成的双核金属有机框架作为催化剂,用来降解甲基橙。优化实验条件:甲基橙浓度为14 mg/L,催化剂的质量为3 mg,H2O2剂量为60μL,p H=7,降解率可以达到96%。并且MO的降解遵循拟一级动力学模型,温度升高加速了MO的降解。研究了催化降解甲基橙的机理。经过四个循环后,催化剂对甲基橙的降解情况依然良好。降解前后L3-Zn配位聚合物的X射线衍射图与XRD单晶模拟图基本一致,SEM图像显示均为均匀的立方体状颗粒,这表明L3-Zn配位聚合物是具有高纯度和良好稳定性的非均相催化剂。基于上述实验,得出合成的L3-Zn配位聚合物是一种非常有效的光降解催化剂。
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