基于柔性三足配体的Cu(II)配位聚合物合成、结构及光催化降解苯胺蓝性能研究

研究人员针对环境污染物苯胺蓝(AB)的降解难题，通过环境友好方法合成了一种新型Cu(II)配位聚合物CP1。该1D结构通过O-H···N/Cl和π···π相互作用形成3D网络，展现2.72 eV间接带隙，在H2O2存在下实现62%的AB可见光催化降解，为MOFs材料在环境修复中的应用提供新思路。

　　

随着工业染料污染日益严重，苯胺蓝(AB)等有毒染料对水生态系统和人类健康构成重大威胁。这种水溶性合成染料广泛应用于纺织、制药等领域，但具有潜在致癌性和器官毒性。传统降解方法效率有限，而金属有机框架(MOFs)和配位聚合物(CPs)因其可调控的结构和光电性质，在光催化领域展现出独特优势。然而，现有研究多采用高能耗的溶剂热法合成，且针对AB降解的高效催化剂仍较匮乏。

国内某研究机构的研究人员通过环境友好方法，设计合成了一种基于柔性三足配体TIB的Cu(II)配位聚合物{[Cu(TIB)₂(H₂O)₂]·Cl₂(H₂O)₂}_n(CP1)。该材料在室温条件下即可制备，晶体结构解析显示其具有1D链状结构，通过O-H···N/Cl氢键和π···π堆积形成3D超分子网络，并含有独特的[(H₂O)₂Cl₂]簇。值得注意的是，CP1表现出2.72 eV的间接带隙，在可见光驱动下对AB实现62%的降解效率，相关成果发表在《Sustainable Chemistry for the Environment》上。

研究采用单晶X射线衍射(SCXRD)解析结构，通过FTIR和热重分析(TGA)表征材料性质，UV-Vis结合Tauc图计算带隙，并建立LED光照/H₂O₂氧化体系评估光催化性能。

【结构分析】SCXRD显示CP1中Cu(II)呈扭曲八面体构型，四个TIB配体的N原子构成赤道面，两个水分子占据轴向位点。柔性TIB配体采取全顺式构象，通过μ₂-桥联模式形成双链1D结构，未配位的咪唑N原子参与分子间O-H···N氢键。

【超分子作用】晶体堆积分析揭示相邻1D链通过O1-H(1D)···N6氢键沿a轴连接成2D网络，而[(H₂O)₂Cl₂]簇通过O-H···O/Cl氢键贯穿c轴，与金属有机链平行排列，苯环间3.711 ?的π···π堆积进一步稳定了3D框架。

【光催化性能】固态吸收光谱在312/616 nm处出现特征峰，间接带隙(2.72 eV)使其在可见光区具有活性。对照实验证实：仅CP1+H₂O₂+光照体系可实现62%降解，而缺任一要素效率均显著下降。机理研究表明，H₂O₂通过捕获导带电子抑制电子-空穴复合，产生的·OH自由基与价带空穴协同氧化AB分子。

该研究创新性地通过温和方法构建了具有明确结构的Cu(II)-TIB配位聚合物，其独特的超分子作用模式和适宜的能带结构，为解决有机染料污染提供了新型光催化剂设计思路。尽管材料循环稳定性有待提高，但这项工作为开发环境友好型MOFs/CPs光催化剂提供了重要参考，推动了配位化学在环境修复领域的应用。