[發明專利]一種鎘基金屬-有機框架材料及其制法與應用

有效

• 申請號: 202010156651.5
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111253586B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 黃坤林;吳越;陳新;郭媛媛;張如意;夏剛
• 申請（專利權）人: 重慶師范大學
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00;C09K11/06;G01N21/31;G01N21/64
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所(普通合伙) 50211
• 代理人: 郭麗

本發明提供了一種鎘基金屬?有機框架材料，其化學通式為{[Cd₂(etc)(tpt)_4/3](H₂O)₉}_n，屬于三方晶系，空間群為P?3c，晶胞參數所述化學通式中，組分etc^4?是半剛性的四元有機羧酸H₄etc脫去4個質子所得，所述H₄etc結構如式Ⅰ所示；組分tpt結構如式Ⅱ所示，該鎘基金屬?有機框架材料的制備條件溫和，產率可達56％，水穩定性好，熱穩定性近400℃，室溫下在473nm處發射藍色熒光，比表面積BET值為624.43m²/g，77K溫度下N₂吸附值為165.27cm³(STP)/g，可以用于存儲以及對鋁離子和重金屬鋇離子的初步鑒別。

技術領域

本發明屬于先進多孔和發光材料領域，具體涉及一種鎘基金屬-有機框架材料及其制法與應用。

背景技術

多孔材料，是一種由相互貫通或封閉的孔洞構成網絡結構的材料，其在自然界中普遍存在如木材、軟木、海綿和珊瑚等等中；根據孔洞之間是否相通，可分為開孔(或稱開放型)、半開孔和閉孔等類型。從可持續發展角度，開放型孔材料是倍受人類青睞的類型。受自然資源的限制，從20世紀中葉以來，人工合成已經是多孔材料的重要來源。現代技術可制備金屬、陶瓷、玻璃、超分子類多孔材料，這些材料也正逐漸地被應用于存儲、絕緣、緩沖等方面。

化工超分子新材料開發中，以剛性的有機官能配體(如對苯甲酸等)和普通過渡金屬鹽為主要原料，通過配位鍵構筑新穎的金屬-有機框架材料(Metal-Organic Framework,MOF)，已經成為多孔新材料的主要前沿方向。然而，目前已經報道的多數開放型MOF材料的熱穩定性和水穩定性均較差，且由于MOF材料的微觀反應過程、拓撲結構以及性能都難以預測。因此，制備拓撲結構新穎、熱穩定性和水穩定性較高的三維開放型MOF材料是極富挑戰性的課題。

發明內容

針對現有技術中存在的上述不足，本發明的目的在于提供一種熱穩定性和水穩定性均較高的開放型三維鎘基金屬-有機框架材料，該新物質可用于存儲、離子檢測等方面。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種鎘基金屬-有機框架材料，其化學通式為{[Cd₂(etc)(tpt)_4/3](H₂O)₉}_n，屬于三方晶系，空間群為P-3c，晶胞參數所述化學通式中，組分etc^4-是半剛性的四元有機羧酸H₄etc脫去4個質子所得，所述H₄etc結構如式Ⅰ所示；組分tpt結構如式Ⅱ所示，

進一步，所述鎘基金屬-有機框架材料的配位結構中，每個所述etc^4-與6個Cd²⁺離子配位模式如式III所示，組分tpt與3個Cd²⁺離子配位，如式IV所示；所述Cd²⁺離子的配位方式如式V所示，并通過共享羧酸根形成Cd₂(CO₂)₄N₄的雙核簇；其中，式III和式IV中原子數字標記表示來源，右上角星號(*)表示與空間對稱操作有關，

在其空間結構中，半剛性的四元有機羧酸組分etc^4-橋聯雙核簇，形成三維隧道結構，位于隧道內的N-配體tpt與Cd²⁺配位，形成多孔的金屬-有機框架材料(可以簡寫為Cd₂-MOF)，是比較典型的開放型孔結構。比表面積BET值為624.43m²/g，平均孔徑約1.6nm；77K溫度下，N₂吸附值為165.27cm³(STP)/g。