[發明專利]具有高穩定性的氟簇基金屬有機框架MFOFs材料及其應用

在審

• 申請號: 202110643167.X
• 申請日: 2021-06-09
• 公開（公告）號: CN113368825A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 張磊;游建鈞;朱錦鴻;李芳芳;王乾廷;陳文哲
• 申請（專利權）人: 福建工程學院
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/30;B01D53/04
• 代理公司: 廈門原創專利事務所(普通合伙) 35101
• 代理人: 徐東峰

1.具有高穩定性的氟簇基金屬有機框架MFOFs材料，其特征在于，所述MFOFs是由金屬離子M、有機配體L₁、有機配體L₂通過配位鍵形成的多孔晶態材料，其化學通式為：[M₄(μ₃-F)₃(μ₃-SO₄)(L₁)(L₂)₂]，其中M為Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Cd中任意一種；有機配體L₁為：1,3,5-三(4-羧基苯基)苯、2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪中任意一種，有機配體L₂為：2,4,6-三(4-吡啶基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三-(4-吡啶基)吡啶、1,3,5-三(4-吡啶基)苯中任意一種。

2.根據權利要求1所述的具有高穩定性的氟簇基金屬有機框架MFOFs材料，其特征在于，所述MFOFs的次級建筑單元(SBU)為含有以金屬離子、氟離子和硫酸根的立方烷型四核金屬簇[M₄(μ₃-F)₃(μ₃-SO₄)]³⁺；所述MFOFs的骨架結構是基于次級建筑單元構建的三維(3,9)-連接的自穿插骨架。

3.根據權利要求2所述的具有高穩定性的氟簇基金屬有機框架MFOFs材料，其特征在于，所述三維(3,9)-連接的自穿插骨架中SBU與L₁和L₂配體的相互組合形成了尺寸形狀不同的三種分子籠Oc、Tc-A與Tc-B；所述Oc為一個扭曲的八面體分子籠；所述Tc-A與Tc-B為尺寸不同的扭曲四面體分子籠；每個八面體籠Oc通過共享其八個三角面連接到八個四面體籠，其中Tc-A與Tc-B各四個；每個四面體籠Tc-A或Tc-B通過共享其四個三角面而連接到四個八面體籠Oc；通過三種分子籠的緊密堆積形成MFOFs的骨架結構。

4.根據權利要求3所述的具有高穩定性的氟簇基金屬有機框架MFOFs材料，其特征在于，所述Oc的孔腔直徑約為所述Tc-A與Tc-B的孔腔直徑分別為和

5.根據權利要求1所述的具有高穩定性的氟簇基金屬有機框架MFOFs材料，其特征在于，其制備方法包括：

稱取MSO₄·xH₂O、L₁、L₂分散于混合溶劑中，并加入含氟酸進行酸化；

將混合后的懸濁液通過溶劑熱的方式反應，對反應產物進行收集、洗滌、真空干燥后得到MFOFs。

6.根據權利要求5所述的具有高穩定性的氟簇基金屬有機框架MFOFs材料，其特征在于，MSO₄·xH₂O、L₁、L₂的摩爾比為2:1:1；所述混合溶劑由(N,N-二甲基乙酰胺或N,N-二甲基甲酰胺)/甲醇/1,4-二氧六環按體積比5:5:1混合而成；所述懸濁液的加熱溫度為100～140℃，加熱時間為2-7d。

7.根據權利要求5所述的具有高穩定性的氟簇基金屬有機框架MFOFs材料，其特征在于，所述含氟酸選用四氟硼酸、氟硅酸、氟鈦酸中任意一種。

8.一種如權利要求1-7任意一項具有高穩定性的氟簇基金屬有機框架MFOFs材料的應用，其特征在于，所述MFOFs材料用于乙炔和二氧化碳的分離。

9.根據權利要求8所述的具有高穩定性的氟簇基金屬有機框架MFOFs材料的應用，其特征在于，MFOFs材料用于乙炔和二氧化碳的分離的具體方式為：將乙炔和二氧化碳混合氣體與活化MFOFs材料接觸，活化MFOFs材料對乙炔氣體進行選擇性吸附，實現乙炔和二氧化碳的分離。

10.根據權利要求9所述的具有高穩定性的氟簇基金屬有機框架MFOFs材料的應用，其特征在于，所述MFOFs材料活化方法包括如下步驟：

將MFOFs材料在低沸點有機溶劑中交換預設次數，接著放入100～120℃條件下脫溶劑8-15h，直至真空狀態達到5μmHg并且保持不變，制得活化MFOFs材料。