[發(fā)明專利]一種超分子金屬凝膠的制備

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210008555.1
• 申請日: 2012-01-12
• 公開（公告）號: CN102532189A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張有明;張萬強;林奇;魏太保
• 申請（專利權(quán)）人: 西北師范大學(xué)
• 主分類號: C07F7/24
• 分類號: C07F7/24;C07F3/08;C07F1/08;C07F3/06;C07D235/08
• 代理公司: 甘肅省知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)中心 62100
• 代理人: 張英荷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功能性材料領(lǐng)域，涉及一種超分子金屬凝膠，尤其涉及一種苯并咪唑羧酸衍生物與金屬鉛，鎘，銅，鋅在超聲作用下形成的超分子金屬凝膠，主要用于制作可控的分子開關(guān)。

背景技術(shù)

近年來，超分子凝膠已逐漸發(fā)展為一類具有廣闊應(yīng)用前景的智能/功能性納米材料。目前研究的大部分超分子凝膠利用的是氫鍵或者分子堆積作用，而配位鍵這一在超分子化學(xué)中同樣重要的作用在凝膠合成上的應(yīng)用則遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。由于引入金屬離子后能夠給凝膠帶來光電、?催化、氧化還原等新的性能，因此超分子金屬凝膠的研究也在近年來得到升溫。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種超分子金屬凝膠的制備方法。

本發(fā)明超分子金屬凝膠的制備方法，是在H₂O/CH₃OH、H₂O/DMSO、?H₂O/CH₃CN、?H₂O/CHCl₃?或?H₂O/DMF?體系中，在超聲條件下，苯并咪唑羧酸衍生物與金屬鉛，鎘，銅，鋅絡(luò)合形成配合物而得。

所述苯并咪唑羧酸衍生物為N,N′-二羧甲基-2-乙基苯并咪唑（記為L1）或N,N′-二羧甲基-2-丙基苯并咪唑（記為L2）。

所述H₂O/CH₃OH、H₂O/DMSO、?H₂O/CH₃CN、?H₂O/CHCl₃?或?H₂O/DMF?體系中，H₂O與CH₃OH、DMSO、CH₃CN、CHCl₃?或DMF的其體積比為?2:1~1:1。

所述金屬鉛、鎘、銅、鋅來源于金屬鉛，鎘，銅，鋅的硫酸鹽或硝酸鹽。?

所述苯并咪唑羧酸衍生物與金屬鉛、鎘、銅、鋅的摩爾比為1:0.4~1:3。

下面以苯并咪唑羧酸衍生物（L1、L2）和硫酸鎘在H₂O/CH₃OH體系中形成的凝膠為例，通過紅外圖譜、X射線衍射圖等對本發(fā)明制備的超分子金屬凝膠（G1、G2）的結(jié)構(gòu)和性能進行說明。

1、電鏡掃描：圖1為凝膠G1（a）和G2（b）的電子掃描顯微圖片。由圖?1可以看到，凝膠G1、G2呈纖維狀。

2、紅外圖譜：圖2為化合物L(fēng)1和凝膠G1的紅外圖。由圖2清楚的看到與L1相比，?凝膠G1的紅外吸收峰明顯藍(lán)移，說明金屬鎘和化合物L(fēng)1形成了配位鍵。

3、X射線衍射圖：圖3為化合物L(fēng)1和凝膠G1的X射線衍射圖。比較化合物L(fēng)1和G1的X射線衍射圖可以得出，形成凝膠后，分子之間的排列更加有序，表明化合物L(fēng)1和金屬絡(luò)合形成了配合物。

為了進一步驗證上述結(jié)論，在形成的凝膠中加入了EDTA（乙二胺四乙酸，一種重要的絡(luò)合劑）固體然后室溫放置，?一段時間之后，凝膠漸漸溶解，最后形成透明溶液；然后再往該溶液中加金屬鎘，凝膠又恢復(fù)。這個實驗表明，EDTA是一個比L1更強的絡(luò)合劑，當(dāng)加入EDTA后，它和金屬鎘形成配合物，?從而破壞了原來L1和Cd²⁺的配位鍵；再次加入鎘時，?過量的鎘又和L1形成了配合物，從而形成凝膠。

上述FT-IR?spectrum?和?X-ray?diffraction?結(jié)果表明，本發(fā)明制備的凝膠是苯并咪唑羧酸衍生物和金屬離子形成配位化合物而束縛住溶劑小分子形成凝膠。

4、酸堿控制下的凝膠-溶膠的可逆轉(zhuǎn)換實驗

在凝膠G1中加入適量酸室溫靜置一段時間，發(fā)現(xiàn)凝膠慢慢塌陷，最后成溶液；然后在該溶液中加等量的堿，再超聲，由有形成凝膠。?同樣的操作，在G1中先加堿，凝膠漸漸變成溶液，加酸之后又變成凝膠。由此可見，凝膠G1在酸堿控制下能夠?qū)崿F(xiàn)凝膠-溶膠的可逆轉(zhuǎn)換。利用凝膠的該性質(zhì)可制作可控的分子開關(guān)。