[發明專利]一種鎘金屬有機框架材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710862932.0
• 申請日: 2017-09-22
• 公開（公告）號: CN107652439B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 伊斐艷;王士成;顧敏麗;吳夢柯;韓磊
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00;G01N21/64
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙) 33226
• 代理人: 謝瀟

本發明公開的鎘金屬有機框架材料的分子式為C₃₀H₃₀Cd₃N₈O₁₃S_2.5，晶系為正交，空間群為Pbcn，晶胞參數為：α＝90°，β＝90°，γ＝90°，單胞中的分子個數為8個；該框架材料的化學通式為Cd₃(L)_2.5(4?PTZ)(DMF)₃。該框架材料的制備步驟簡單，由疊氮化鈉和4?氰基吡啶原位合成有機配體4?HPTZ，通過4?HPTZ和噻吩?2,5?二甲酸協同構筑得到。該框架材料可用于對苯甲醇分子和水溶液中稀土鋱離子的高靈敏度檢測，具有重要的環保意義，在傳感器材料上的應用前景好。

技術領域

本發明屬于無機合成及材料制備的技術領域，具體涉及一種鎘金屬有機框架材料及其制備方法和應用。

背景技術

在過去的幾十年里，金屬有機框架材料(metal-organic frameworks,MOFs)作為一類新型的孔狀材料引起了科研工作者的廣泛關注，首先因為它們顯著的結構優勢，例如：高的比表面積和孔隙率以及大的孔道，其次因為它們表現出的結構相關的應用價值，比如：氣體吸附和分離、異相催化、藥物傳輸等。MOFs是由金屬離子或者金屬離子的簇通過有機配體連接構筑而成，正是由于金屬離子的多樣性，以及連接配體的可設計性，所以MOFs才具備了以上結構特性：多孔性、孔道可修飾或官能團化，尤其是可以選擇具有熒光特性的有機構筑配體，因此MOFs被認為是最有前景的傳感器材料。相比于傳統的各種昂貴的光譜儀器的檢測手段，熒光傳感檢測的方法表現出明顯的優勢，例如：響應速度快、靈敏度和選擇性高、便于攜帶、價格低廉，而且可以實現實時的在線分析，不會損壞檢測樣品，固相和溶液中都可以使用等等。所有的這些優勢跟MOFs的結構特點息息相關，比如：規則的孔道尺寸、高的比表面積和孔隙率可以有效的富集待檢測物達到高的濃度，實現高靈敏度的檢測；可功能化的孔的表面可以實現對特定分析物的檢測，提高檢測識別度和選擇性；而且“可呼吸”的孔道可以增加材料的循環穩定性。因此通過設計構筑的有機連接配體和活性的金屬離子，可以實現對特定物質的檢測。高效的傳感器材料將會在很多領域表現出廣闊的應用前景。

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，提供一種鎘金屬有機框架材料及其制備方法和應用。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種鎘金屬有機框架材料，該框架材料的分子式為C₃₀H₃₀Cd₃N₈O₁₃S_2.5，晶系為正交，空間群為Pbcn，晶胞參數為：α＝90°，β＝90°，γ＝90°，單胞中的分子個數為8個；該框架材料的化學通式為Cd₃(L)_2.5(4-PTZ)(DMF)₃，其中，DMF為N,N-二甲基甲酰胺，4-HPTZ和H₂L的結構式分別為：

上述鎘金屬有機框架材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)分別稱取30.8mg的四水合硝酸鎘、8.6mg的噻吩-2,5-二甲酸、5.2mg的4-氰基吡啶和6.5mg的疊氮化鈉，加入到聚四氟乙烯內襯的反應釜中；

(2)在反應釜中加入6mL的N,N-二甲基甲酰胺，攪拌均勻后密封，放入不銹鋼外膽中，密封后放入鼓風式加熱箱中加熱，以0.4～0.8℃/min的升溫速率升溫至140℃，之后在140℃反應3天，然后以0.1℃/min的降溫速率降溫至室溫，得到片狀晶體，用N,N-二甲基甲酰胺清洗后，烘干，即得到鎘金屬有機框架材料，其分子式為C₃₀H₃₀Cd₃N₈O₁₃S_2.5。