[發(fā)明專利]一種基于多羧酸咔唑配體的銦-有機骨架材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611123558.4
• 申請日: 2016-12-08
• 公開（公告）號: CN106588751B
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李建榮;張鵬;呂修亮;謝林華;趙敏堅;劉曉敏
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學
• 主分類號: C07D209/86
• 分類號: C07D209/86;C07F5/00;B01J20/22;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/30
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

一種基于多羧酸咔唑配體的銦?有機骨架材料及其制備方法，屬于晶態(tài)材料的技術(shù)領(lǐng)域。化學分子式為[(CH₃)₂NH₂][InL]·5H₂O，L為有機配體4,4’,4”，4”’?(9H?咔唑?1,3,6,8?四取代)對苯甲酸根。有機配體4,4’,4”，4”’?(9H?咔唑?1,3,6,8?四取代)對苯甲酸與硝酸銦溶解在N,N?二甲基乙酰胺和四氟硼酸的溶液中，經(jīng)由溶劑熱反應得到該種金屬有機骨架材料；此金屬有機骨架材料具有染料吸附性質(zhì)，可用于工業(yè)中染料的處理。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于晶態(tài)材料的技術(shù)領(lǐng)域，技術(shù)涉及金屬有機配位自組裝化學，特別是一種銦(In)的金屬有機骨架材料及其制備方法。

背景技術(shù)

自從19世紀50年代第一種合成染料問世，合成染料已逐漸取代了天然染料。紡織、造紙、印刷及化妝品等行業(yè)的迅速發(fā)展，加速促進了合成染料的大規(guī)模生產(chǎn)和使用。據(jù)不完全統(tǒng)計，當前全世界紡織染料的年消耗量在126萬噸左右，涉及15個類別的近萬個商品。隨著各種染料的廣泛使用，約有10％-15％的染料在制備和使用過程中被釋放到環(huán)境中，由于這些染料多數(shù)極其穩(wěn)定而難以在環(huán)境中被自然降解，造成嚴重的環(huán)境污染。染料的污染主要體現(xiàn)在水域中，增加了受污染水域的色度，影響入射光線量，破壞水體的生態(tài)平衡。更為嚴重的是，很多染料多為有毒有害化學物質(zhì)，具有致病致畸效應，其排放已經(jīng)逐漸對人類和其它自然生物的健康構(gòu)成了很大的危害。近年來，對染料廢棄物的回收或清理逐漸受到了廣泛的關(guān)注，而功能各異的染料吸附劑也應運而生。

吸附劑的性能主要依賴于材料的孔性質(zhì)。金屬有機骨架材料是由金屬離子或金屬簇與有機配體經(jīng)自組裝配位而形成的，具有結(jié)構(gòu)多樣、高孔隙率、孔徑及孔表面功能性易調(diào)控等特點，在吸附與分離等方面具有極大的應用潛力。已有其它類型的金屬有機骨架材料，在染料的吸附分離方面表現(xiàn)出了良好的性能。本文以多羧酸咔唑為有機配體，銦為金屬離子，合成了一種新型的金屬有機骨架材料，在染料廢棄物的處理應用上表現(xiàn)出良好的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種金屬有機骨架材料及其制備方法和應用。

一種In的金屬有機骨架材料，其特征在于，化學分子式為[(CH₃)₂NH₂][InL]·5H₂O，L為有機配體4,4’,4”,4”’-(9H-咔唑-1,3,6,8-四取代)對苯甲酸根。

該金屬有機骨架材料屬于正交晶系，空間群為Pnnm，晶胞參數(shù)為：α＝β＝γ＝90°。

該材料中，有機配體上的羧酸基團去質(zhì)子化，咔唑基團未去質(zhì)子化，每個In原子與配體中的羧酸根配位，而不與咔唑基團上的N原子配位。In原子與有機配體中羧酸根配位的形式為每個In原子與來自四個配體的八個羧酸根O原子配位，也就是說，每個In原子與四個配體相連。同時每個有機配體通過四個羧酸根與四個In原子配位，形成了一個(4,8)-連接具有pts拓撲的三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。該三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)具有高達約81％的孔洞，由無序的溶劑分子和二甲銨陽離子占據(jù)，是潛在的多孔材料。另外，本發(fā)明所述的有機配體L中的N若沒有特殊指代，一般指的是咔唑上的氮原子。

其中有機配體4,4’,4”,4”’-(9H-咔唑-1,3,6,8-四取代)對苯甲酸(H₄L)的化學結(jié)構(gòu)式為：

本發(fā)明中該金屬有機骨架材料的制備方法，包括以下步驟：