[發明專利]鈣鈦礦型鹵化鉛基有機-無機雜化分子機器及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201810247492.2
• 申請日: 2018-03-23
• 公開（公告）號: CN108409980B
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發明（設計）人: 袁國軍
• 申請（專利權）人: 南京曉莊學院
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00;B01J31/06;C09K11/06
• 代理公司: 32288 南京思拓知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 呂鵬濤

本發明提供了一種包含冠醚的鈣鈦礦型鹵化鉛基有機?無機雜化類分子機器及其制備方法與應用，該分子機器的化學通式為(ABPbX₂Y)_n，其中，A為一價陽離子，B為冠醚，X、Y分別為鹵素陰離子，n代表重復單元數，n＝mNA，m>0，NA為阿伏伽德羅常數。本發明通過引入冠醚，與一價陽離子發生絡合作用，同時用于平衡該一價陽離子的鹵素陰離子可與鹵化鉛配位，使得無機組分[Pb(X₂Y)^—]_n和有機組分[(AB)⁺]_n通過Y┄A鍵連接而組裝在一起；由于冠醚中C和O的原子位置不停地變化，這樣的無序結構使得[(AB)⁺]_n能夠不停地圍繞[Pb(X₂Y)^—]_n旋轉，從而得到一系列鈣鈦礦型鹵化鉛基有機?無機雜化類分子機器。本發明的分子機器也可用作介電材料、發光材料、鐵電材料和/或光催化材料。

技術領域

本發明屬于三維納米材料技術領域，具體涉及一種包含冠醚的鈣鈦礦型鹵化鉛基有機-無機雜化類分子機器及其制備方法與應用。

背景技術

鈣鈦礦最初是指在1839年由德國地質學家Gustav Rose發現的CaTiO₃，他將其以俄羅斯地質學家Perovski的名字進行命名，后來逐漸被用于泛指具有鈣鈦礦結構類型的化合物。有機-無機雜化鈣鈦礦最基礎的結構為ABX₃，B離子和X離子可以形成較為完美的正八面體[BX₆]^4-，八面體與八面體直接共頂連接并無限延伸而形成一種三維框架，A離子填充在由正八面體形成的空隙之中。在雜化鈣鈦礦結構中，B離子一般是指金屬陽離子，常見的有Pb²⁺、Cu²⁺、Cd²⁺、Zn²⁺、Hg²⁺、Fe²⁺、Pd²⁺等這些過渡金屬類或稀土二價的陽離子，X是一種陰離子，可以是F^-、Cl^-、Br^-、I^-，A是一種陽離子，通常為有機胺陽離子。基于鹵化鉛的有機-無機雜化鈣鈦礦材料中的無機組分有多樣結構，無機組分多樣性主要來源于三方面：(1)Pb²⁺離子存在從4到8多種可能配位數以及八面體、四方錐、三角棱柱、單帽或雙帽八面體等多樣的配位幾何構型；(2)通過X(I、Br、Cl)之間共邊、共點、共面方式，相鄰鹵化鉛配位多面體可形成單核/多核簇，或從一維、二維到三維結構(Dalton.Trans.,2011,40,8261；CrystEngComm.,2012,14,1954；Angew.Chem.Int.Ed.,Engl 1995,34,2035)；(3)有機組分分子體積等因素的影響。因此，通過控制鉛與鹵素離子之間的摩爾比、有機組分的分子體積等因素，可實現對其無機組分的組裝方式的調控。

分子機器被定義為由許多不同不連續的分子元件組裝，體現某一特定功能的組裝體。在自然界中，生物分子機器如細菌鞭毛、腺苷三磷酸合成酶、肌肉球蛋白等均有多種不同的結構性組分精密地結合在一起實現其協同功能性。受自然界生物分子機器啟發，從化學角度設計人工的分子機器成為眾多科學家追求的目標。近年來，人工合成分子機器快速發展，所報道的人工合成分子機器種類繁多。例如，Mislow和Iwamura報道了三蝶烯類齒輪化合物在溶液中可以進行快速、關聯性旋轉(J.Am.Chem.Soc.,1984,106,3319)。美國Garcia-Garibay教授課題組用1,4-亞苯基為轉子(Rotator)，兩個軸向定位的線型乙炔基為旋轉軸，通過改變定子(Stator)的體積及分子構象，實現了苯環在晶態有序晶格中的快速旋轉。此后以高對稱的1,4-雙環[2.2.2]辛烷、金剛烷以及硼烷等為轉子的分子機器相繼被報道。目前，大量被報道的分子機器都屬于有機化合物，而鮮有關于有機-無機雜化類分子機器的報道。

發明內容