[發明專利]一種稀土有機框架晶體材料、其制備方法及應用

有效

• 申請號: 201810128851.2
• 申請日: 2018-02-08
• 公開（公告）號: CN108164715B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 陳蓮;敬譚;江飛龍;洪茂椿
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00;C09K11/06;G01N21/64;C07C7/12;C07C9/04
• 代理公司: 北京元周律知識產權代理有限公司 11540
• 代理人: 張瑩

本申請公開了一種稀土有機框架晶體材料、其制備方法及在Fe³⁺檢測、CO₂/CH₄的吸附/分離方面的應用，該稀土有機框架晶體材料化學式為[LnL(H₂O)₂]·H₂O，其中，Ln代表稀土元素；L代表由1?(4?苯甲酸)?1氫?吡唑?3,5?二羧酸形成的有機配體；所述晶體屬于單斜晶系，空間群為P?1，晶胞參數為α＝106.91°～112.77°，β＝93.10°～94.72°，γ＝108.27°～108.88°，Z＝2。該晶體材料具有好的熱穩定性、空氣穩定性、酸堿穩定性以及溶劑穩定性，屬于多功能晶體材料，可以在Fe²⁺和Fe³⁺混合溶液中檢測Fe³⁺的濃度，在CH₄和CO₂中選擇性吸附CO₂。

技術領域

本申請涉及一種稀土有機框架晶體材料、其制備方法及在Fe³⁺檢測、 CO₂/CH₄的吸附/分離方面的應用，屬于晶體材料領域。

背景技術

金屬-有機框架材料(metal-organic frameworks,MOFs)是一種由金屬離子或金屬簇與有機橋聯配體通過配位作用組裝形成的新型多孔晶體材料。金屬－有機框架材料具有特殊的拓撲結構、內部排列的規則性以及特定尺寸和形狀的孔道，但框架材料表現出更大的結構可變、可調特性以及更為豐富的物理化學性質。把具有光學活性的無機金屬離子或含有共軛基元的有機配體相結合，形成的金屬有機配位聚合物或金屬有機框架材料，在引入有機分子的靈活性的同時，能夠極大地提高熒光材料的發光性能和穩定性能，是一種新型的無機有機雜化材料。

稀土-有機框架材料(lanthanide metal-organic frameworks)結合了稀土離子優異的發光性能以及金屬-有機框架材料發光形式多樣以及發光可調控的優勢，在熒光探測、發光與顯示和生物醫學成像等領域都具有極大的應用價值。稀土離子相似的配位性能可以使不同的稀土離子共摻雜到同一稀土－有機框架材料中，形成摻雜的稀土－有機框架。這類材料可以擁有不同稀土離子的發光，并能夠通過調節組分的比例來調節其發光顏色。

因此，新型的稀土-有機框架晶體材料的開發對于豐富金屬-有機框架材料的種類和熒光晶體材料的種類有重要的意義。

發明內容

根據本申請的一個方面，提供了一種新型稀土有機框架晶體材料，該晶體材料具有好的熱穩定性、空氣穩定性、酸堿穩定性以及溶劑穩定性，屬于多功能晶體材料，可以在Fe²⁺和Fe³⁺混合溶液中檢測Fe³⁺的濃度，在CH₄和CO₂中選擇性吸附CO₂。

所述稀土有機框架晶體材料，其化學式如式I所示：

[LnL(H₂O)₂]·H₂O式I；

式I中，Ln代表稀土元素，所述稀土元素選自Gd、Eu、Tb、Dy中的至少一種；

L代表由1-(4-苯甲酸)-1氫-吡唑-3,5-二羧酸形成的有機配體；

所述晶體屬于單斜晶系，空間群為P-1，晶胞參數為α＝106.91°～112.77°，β＝93.10°～94.72°，γ＝108.27°～108.88°，Z＝2。

所述1-(4-苯甲酸)-1氫-吡唑-3,5-二羧酸的結構式如式II：