[發(fā)明專利]一種水穩(wěn)定的Cu(II)-MOF及應(yīng)用于水吸附的應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110372786.X
• 申請(qǐng)日: 2021-04-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113058560B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李建榮;王璐;王柯成;謝亞勃
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J20/22
• 分類號(hào): B01J20/22;B01J20/30;B01J20/34;B01D53/26
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

一種水穩(wěn)定的Cu(II)?MOF及應(yīng)用于水吸附的應(yīng)用，屬于晶態(tài)材料的技術(shù)領(lǐng)域。化學(xué)分子式為[Cu₂(Ad)₂(SA)]·3DMA，Ad為有機(jī)配體腺嘌呤，SA為輔助配體丁二酸。可在濕度環(huán)境下進(jìn)行捕獲水分的應(yīng)用，然后抽真空干燥(干燥溫度大于85℃，如85℃?100℃)進(jìn)行脫吸附，循環(huán)利用。

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(jī)配位聚合物材料，一?種基于腺嘌呤與丁二酸構(gòu)筑的Cu的金屬-有機(jī)骨架材料及其制備方法。

背景技術(shù)

水是生命的重要組成成分。雖然大約71％的地球表面被水覆蓋，但是世界?上部分地區(qū)的居民，仍然飽受缺水之苦。特別是，沙漠等干旱地區(qū)缺水問(wèn)題嚴(yán)?重。由于空氣中存在大量的水蒸氣，從大氣中收集水分是解決一些特殊地區(qū)水?短缺危機(jī)的潛在辦法。其中，基于多孔材料吸附劑的物理吸附技術(shù)受到普遍青睞，它可以有效地收集大氣中的水分子，并集中釋放這些水。近年來(lái)，金屬-有?機(jī)骨架材料(MOFs)由于其結(jié)構(gòu)多樣、孔徑可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，已表現(xiàn)出較高的水吸附?能力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于腺嘌呤與丁二酸混合配體的Cu的金屬-有?機(jī)骨架材料及其制備方法。

本發(fā)明的一種基于腺嘌呤與丁二酸混合配體的Cu的金屬-有機(jī)骨架材料，?其特征在于，化學(xué)分子式為[Cu₂(Ad)₂(SA)]·3DMA，Ad為有機(jī)配體腺嘌呤，SA?為輔助配體丁二酸。

從骨架連接構(gòu)筑的角度，該金屬-有機(jī)骨架的晶體結(jié)構(gòu)屬于四方晶系，空間?群為I4₁/a，晶胞參數(shù)為：α?＝γ＝β＝90°。

該金屬-有機(jī)骨架材料中每個(gè)Cu²⁺和3個(gè)腺嘌呤分子中的N原子以及2個(gè)來(lái)?自輔助配體丁二酸中的O原子配位，形成雙核輪槳構(gòu)型；每個(gè)配體有機(jī)配體腺?嘌呤連接3個(gè)金屬Cu²⁺；該金屬-有機(jī)骨架通過(guò)兩種配體與金屬形成的輪槳構(gòu)型?沿不同方向延伸，形成了三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

從拓?fù)鋵W(xué)角度看，若將該金屬-有機(jī)骨架中的金屬以及兩種配體簡(jiǎn)化，則該?金屬-有機(jī)骨架可簡(jiǎn)化成一個(gè)六連接單節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，其施萊夫利符號(hào)(symbol)為(3·⁶)(4·⁶)(7·³)，屬于ttd類型的拓?fù)洹?/p>

其中腺嘌呤與丁二酸兩種配體的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下所示。

選擇這兩例配體均為自然界易獲取，無(wú)毒低成本原料。

本發(fā)明金屬-有機(jī)骨架材料的合成方法，包括以下步驟：

密封條件下，有機(jī)配體腺嘌呤和丁二酸與硝酸銅(Cu(NO₃)₂·3H₂O)在N,N-二?甲基酰胺和去離子水的混合溶液中，經(jīng)由溶劑熱反應(yīng)得到金屬-有機(jī)骨架的晶體。

其中有機(jī)配體腺嘌呤、丁二酸與硝酸銅(Cu(NO₃)₂·3H₂O)的摩爾比為1:1:?2-4，每0.04mmol的硝酸銅對(duì)應(yīng)1mL～4mL的N,N-二甲基甲酰胺和0.5mL～?2.0mL的去離子水，所述熱反應(yīng)的溫度為80℃，反應(yīng)時(shí)間為12～48小時(shí)。在?放大原料比例可大規(guī)模制備至公斤級(jí)的粉末材料。

本發(fā)明的金屬-有機(jī)骨架水穩(wěn)定性好，并且耐酸耐堿耐高溫。并且該MOF?可在濕度環(huán)境下進(jìn)行捕獲水分的應(yīng)用，然后抽真空干燥(干燥溫度大于85℃，?如85℃-100℃)進(jìn)行脫吸附，循環(huán)利用。

附圖說(shuō)明

圖1為金屬-有機(jī)骨架結(jié)構(gòu)圖。

圖2為不同條件下氮?dú)馕綀D。

圖3為水吸附曲線圖。