[發(fā)明專利]一種含噻二唑/羧基的銅配位聚合物及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110539562.3
• 申請(qǐng)日: 2021-05-18
• 公開（公告）號(hào): CN113201146B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯紅衛(wèi);徐瑞雪;孫玉佩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鄭州大學(xué)
• 主分類號(hào): C08G83/00
• 分類號(hào): C08G83/00;H01M8/1018;H01M8/1069
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41131
• 代理人: 張智偉

本發(fā)明屬于無機(jī)/有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域，公開一種含噻二唑/羧基的銅配位聚合物及其制備方法和應(yīng)用。分子式為：[Cu(bpt)(Hstp)(H₂O)]_n；其中，bpt為2,5?雙(4?吡啶基)?1,3,4?噻二唑，Hstp為2?磺酸基對(duì)苯二甲酸鹽。稱取Cu(NO₃)₂·3H₂O、bpt和2?NaH₂stp至反應(yīng)瓶中加水；其中，2?NaH₂stp為2?磺酸基對(duì)苯二甲酸單鈉；將所得混合液95?105℃恒溫反應(yīng)65?85 h，降溫，分離，即得目標(biāo)產(chǎn)品。本發(fā)明考慮到配位聚合物的優(yōu)點(diǎn)，采用銅離子及有機(jī)配體配位形成具有富含噻二唑/羧基的配位聚合物，該配位聚合物結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良的水穩(wěn)定性和酸堿穩(wěn)定性，可作為質(zhì)子傳導(dǎo)材料，為了提升配位聚合物的質(zhì)子傳導(dǎo)性能，將其置于氨氣氛圍中，成功實(shí)現(xiàn)了配位聚合物質(zhì)子傳導(dǎo)性能的提升，這對(duì)合成高質(zhì)子傳導(dǎo)材料具有重要的指導(dǎo)意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無機(jī)/有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種含噻二唑/羧基的銅配位聚合物及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

化石燃料燃燒造成的環(huán)境污染以及溫室效應(yīng)等問題一直是困擾著人類的難題，風(fēng)能、水能以及燃料電池等是綠色無污染的可再生能源，它們吸引了眾多科學(xué)家的高度關(guān)注。隨著人們生活條件的提高，汽車成為人們出行必不可少的交通工具之一，對(duì)環(huán)境友好的燃料電池電動(dòng)汽車（FCEV）更是成為研究的熱點(diǎn)，質(zhì)子交換膜燃料電池（Proton ExchangeMembrane Fuel Cell，PEMFC）是燃料電池的類型之一，其中決定燃料電池性能的核心部件就是質(zhì)子交換膜（PEM），質(zhì)子傳導(dǎo)材料的性能決定PEM的性能，因此開發(fā)廉價(jià)易得的高性能質(zhì)子傳導(dǎo)材料是研究重點(diǎn)。

配位聚合物是由有機(jī)配體和金屬離子通過擴(kuò)散、水熱或溶劑熱、超聲和離子熱等方法構(gòu)筑而成的一系列化合物，配位聚合物的結(jié)構(gòu)以及性質(zhì)可以根據(jù)有機(jī)配體以及金屬單元的不同進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，這一獨(dú)特的特征使得其在多個(gè)領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用，包括氣體吸附和分離、熒光檢測(cè)、催化、廢水處理、藥物傳遞和電池等。正因?yàn)榕湮痪酆衔锞哂薪Y(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性和多樣性的特點(diǎn)，因此成為了設(shè)計(jì)合成高性能質(zhì)子傳導(dǎo)的潛在材料。在配位聚合物骨架中引入羧酸、磺酸等官能團(tuán)增加骨架的親水性和酸性是促進(jìn)質(zhì)子傳導(dǎo)性能的方法之一，負(fù)載磷酸、硫酸、咪唑、草酸等酸性客體分子或者NH₄⁺、H₃O⁺等離子也可以增強(qiáng)配位聚合物的質(zhì)子導(dǎo)電性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種含噻二唑/羧基的銅配位聚合物及其制備方法和應(yīng)用。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

一種含噻二唑/羧基的銅配位聚合物，分子式為：[Cu(bpt)(Hstp)(H₂O)]_n；其中，bpt為2,5-雙(4-吡啶基)-1,3,4-噻二唑，Hstp為2-磺酸基對(duì)苯二甲酸鹽，bpt和Hstp的結(jié)構(gòu)式分別如下：

、。

所述含噻二唑/羧基的銅配位聚合物的制備方法，步驟如下：

（1）、稱取Cu(NO₃)₂·3H₂O、bpt和2-NaH₂stp至反應(yīng)瓶中加水；其中，2-NaH₂stp為2-磺酸基對(duì)苯二甲酸單鈉，2-NaH₂stp的結(jié)構(gòu)式為：

；

（2）、將步驟（1）所得混合液95-105 ℃恒溫反應(yīng)65-85 h，降溫，分離，即得目標(biāo)產(chǎn)品。