新型杂化亚磷酸钴复合物(N2H5)2Co(H2PO3)4·2H2O的合成、结构解析与染料降解催化性能研究

这篇研究报道了在无溶剂条件下通过缓慢蒸发法合成的新型杂化亚磷酸钴复合物（(N2H5)2Co(H2PO3)4·2H2O），采用单晶X射线衍射（SXRD）证实其属于三斜晶系（空间群P1ˉ），钴离子呈现八面体配位构型。通过红外光谱（IR）和热重分析（TGA-DTA）表征了其化学稳定性，并首次将此类材料应用于催化领域：在H2O2存在下10分钟内实现亚甲基蓝（MB）68%的脱色率，2小时达88%；同时可高效催化邻/间/对位硝基苯酚（2-NP/3-NP/4-NP）还原为氨基苯酚。

　　

Highlight
材料与方法
实验采用六水合氯化钴（CoCl₂·6H₂O）、一水合肼（N₂H₄·H₂O）和亚磷酸（H₃PO₃）为原料，通过室温缓慢蒸发法获得紫色单晶。关键合成步骤：将10 mmol肼溶液与2 mmol钴盐混合后，加入20 mL亚磷酸水溶液调节pH至4-5，静置结晶两周。

晶体结构解析
该化合物晶体学数据显示：三斜晶系P₁ˉ空间群中，Co²⁺位于对称中心，与4个[H₂PO₃]^-的氧原子及2个[N₂H₅]⁺的氮原子形成扭曲八面体。结构中存在三维氢键网络（O-H···O键长2.68-2.85 ?，N-H···O键长2.89-3.12 ?），Hirshfeld表面分析揭示H···O接触占比达54.3%。

催化性能
在环境条件下：
• 亚甲基蓝氧化：催化剂与H₂O₂协同作用，紫外-可见光谱显示反应符合准一级动力学（k=0.15 min^-1）
• 硝基苯酚还原：对4-NP的催化效率最高（转化率>90%），邻位与间位异构体需延长反应时间
热重曲线显示材料在280℃前保持稳定，分解过程分三阶段：先失去结晶水（80-120℃），随后有机组分分解（200-350℃），最终形成Co₂P₂O₇残余物。

结论
本研究成功开发了首例肼模板亚磷酸钴杂化材料，其独特的氢键网络和热稳定性使其成为高效多相催化剂，在废水处理领域（尤其含染料/硝基苯酚废水）展现出应用潜力。晶体工程策略为设计新型功能材料提供了参考。