[發明專利]一種金屬鋅配合物三維有序多孔材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210367230.2
• 申請日: 2012-09-28
• 公開（公告）號: CN102898447A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 李星;潘煒;趙亞云
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: C07F3/06
• 分類號: C07F3/06
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙) 33226
• 代理人: 程曉明

技術領域

本發明屬于三維有序多孔材料技術領域，具體涉及一種金屬鋅配合物三維有序多孔材料及其制備方法。

背景技術

金屬有機骨架（英文：Metal-Organic?Framework，簡稱MOFs）材料由于其特殊的結構而引起了科學家的廣泛關注，它作為多孔材料與無機或有機的多孔材料相比具有特殊的優勢：1、孔結構高度有序；2、孔尺寸可調控；3、通過化學設計可調控材料表面的官能團和表面勢能尤其是其在分離純化、催化、微反應器、負離子交換等方面的應用，更使其成為近年來化學和材料學科中最為活躍的研究領域之一。

含氮雜環配體的配位聚合物，有其獨特的光學、磁性、催化和氣體吸附等性能，并具備配合物和復合高分子的特點，在新材料、分子識別和自組裝等方面有廣闊的應用前景。文獻中報道了許多含氮雜環配體，由于這些配體配位模式的多樣性，在不同的條件下可與各類金屬鹽反應組裝成具有多種空間構型的一維、二維或三維配位聚合物，文獻中還對某些配位聚合物的性質作了研究，發現該類配合物多數具有磁性、光致發光性或陰離子交換性質等。如有文獻就報道了一系列含咪唑環的配體及其配合物的研究（穆翠枝，含芳香核的柔性雙含氮雜環配體及配合物的合成及表征（陜西師范大學，2007）。同樣地，三氮唑配體因其配位能力豐富，而且極易形成氫鍵，因此研究該類配體的配位性能，合成含氫鍵的超分子化合物具有重要意義。其衍生物苯并三氮唑-5-羧酸（簡稱btca）同時含有三氮唑和羧酸的結構特征及配位方式，是金屬間橋聯的良好的配體。有文獻曾報道了硝酸鋅和btca及1,4,8,9-四氮雜三苯撐(TATP)自組裝成功制得[Zn(btca)(TATP)]·0.25H₂O（Rui-Yun?Lu?等Acta?Cryst.?(2010).?C66,?m283–m285）。但是具有三維有序孔洞結構的btca配位聚合物鮮有報道，僅有一篇文獻有關于鈷鹽與H₂btca形成了三維孔洞結構的相關報道，但其形成的孔洞相對較小，對于吸附、離子交換等性能都沒有明顯優勢（Xian-Ming?Zhang等人.?Angew.?Chem.?Int.?Ed.?2007,?46,?3456?–3459）。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術的不足，提供一種孔洞有序分布的金屬鋅配合物三維有序多孔材料及其制備方法，該制備方法工藝簡單、重復性好、產率高，合成條件較溫和，對環境友好，成本低。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種金屬鋅配合物三維有序多孔材料，該多孔材料是一種含鋅和苯并三氮唑-5-羧酸的有機-無機雜化化合物，其分子式為C₂₀H₂₆N₈O₁₀Zn₃，晶系為單斜，空間群為C2/c，晶胞參數a?=?17.78??，b?=?12.94??，c?=?11.06??，α?=?γ?=?90°，β?=?93.68°。?

上述金屬鋅配合物三維有序多孔材料的制備方法，包括以下步驟：

1）將硝酸鋅、苯并三氮唑-5-羧酸，按摩爾比2~8?:?3~8的比例混合于反應裝置中；

2）將N,N-二甲基甲酰胺與蒸餾水以1?:?1的體積比組成混合溶劑，在常溫下攪拌10~30min，然后將該混合溶劑轉移到反應裝置中；

3）將反應裝置放入到110~160℃的加熱裝置中，反應2~6天，反應完畢后自然冷卻至室溫，打開反應裝置得到鋅配合物；

4）以蒸餾水洗滌鋅配合物，并于60~120℃下烘干，得到含鋅和苯并三氮唑-5-羧酸的有機-無機雜化化合物，其分子式為C₂₀H₂₆N₈O₁₀Zn₃。

優選地，所述參加反應的物質為化學純。

與現有技術相比，本發明的優點在于：本發明的金屬鋅配合物三維有序多孔材料性質優良，孔洞有序分布，可應用于催化劑載體、儲氣、色譜等領域；本發明的金屬鋅配合物三維有序多孔材料的制備方法，以硝酸鋅作為金屬離子的來源，以低成本的苯并三氮唑-5-羧酸作為有機配體，采用無模板的溶劑熱合成法制備得到金屬鋅配合物三維有序多孔材料，工藝簡單、重復性好、產率高，合成條件較溫和，對環境友好，成本低，易于大規模生產，因此本發明的金屬鋅配合物三維有序多孔材料的制備有其重要的意義，金屬鋅配合物三維有序多孔材料以其特殊的結構，決定了其在氣體吸附、離子交換等領域具有廣闊的應用前景。

附圖說明