[發明專利]一種新型金屬有機骨架化合物及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110915360.4
• 申請日: 2021-08-10
• 公開（公告）號: CN113461965B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 梁麗麗;宗智慧;王珊;薛洪寶
• 申請（專利權）人: 蚌埠醫學院
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00;C06B25/04
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 崔瑞迎

本發明屬于含能材料技術領域，具體涉及一種新型金屬有機骨架化合物及其制備方法和應用，化合物化學式為[Cd(NBNB)(DMF)]_n，屬于單斜晶系，空間群為C2/c，晶胞參數為α＝90°，β＝120.2930(10)，γ＝90°，晶胞體積為Z＝8，D_c＝1.914g/cm³。本發明通過溶劑熱法利用含有硝基、羧基和羥基的半剛性配體4?((5?羥基?2,4?二硝基?苯氧基)亞甲基)?3?硝基苯甲酸與鎘離子首次合成了一種具有新型結構的有機骨架含能材料[Cd(NBNB)(DMF)]_n，同步熱分析測試表明該配合物在290℃左右時發生急劇的爆炸，放出大量的熱能，該化合物是一種理想的新型含能材料。

技術領域

本發明屬于含能材料技術領域，具體涉及一種新型金屬有機骨架化合物及其制備方法和應用，更具體的是涉及一種新型鎘配合物[Cd(NBNB)(DMF)]_n及其制備方法和應用。

背景技術

高氮含能化合物是近年來發展起來的新型含能材料，它比傳統含能材料安全且能量高，分子中高的含氮量能增大密度使燃料燃燒產生大量的氣體，這也是熱重中發生燃爆的原因。其是高性能高密度綠色含能材料之一，具有良好應用前景。含能有機羧酸帶有硝基等含能基團，其羧酸失去質子形成羧酸根離子后易于金屬離子通過羧基配位方式形成結構不同的配合物，因而成為含能材料的熱點，但以羧酸根形成的配合物含能材料的晶體結構報道較少。

近幾十年來，金屬有機骨架化合物因其多樣化的結構及在光學、磁學、手性拆分、催化、小分子識別及傳感等方面顯示出重要的應用而備受研究者青睞。其中金屬有機骨架含能材料的制備及其優良的性質使其表現出了很大的潛在應用價值。與傳統的含能材料相比，金屬有機骨架含能材料由含能配體及特定的金屬離子以配位鍵連接而有可能具有較高的穩定性，高能量，低敏感性，環境友好等特性。然而，金屬有機骨架含能材料的系統開發還深入研究。

在已經合成出來的金屬有機骨架含能材料中，其配體大多數是含氮量很高的有機配體，如三氮唑和四氮唑等。金屬有機骨架含能材料的性能通常和其網絡結構、穩定性密切相關。具有三維網絡結構的金屬有機骨架含能材料通常具有結構多樣性及更好的穩定性而表現出更好的能量存儲。選擇具有特定結構的含氮配體及特定的金屬離子將會在很大程度上影響金屬有機骨架的結構進而影響含能材料的性質。因此，如果能夠設計并合成出具有良好熱穩定性的有機骨架材料，將會有很大的實際應用價值。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明合成出一種半剛性的含有硝基、羧基和羥基的有機配體，設計并合成了一種新型有機骨架化合物[Cd(NBNB)(DMF)]n，獲得了晶體，并由X-射線單晶衍射儀測量出晶體結構，此外，本發明還對上述化合物進行了熱分解過程的非等溫動力學分析，該化合物是一種理想的新型含能材料。

本發明提供的新型有機骨架化合物，其化學式為[Cd(NBNB)(DMF)]_n，屬于單斜晶系，空間群為C2/c，晶胞參數為α＝90°，β＝120.2930(10)，γ＝90°，晶胞體積為Z＝8，D_c＝1.914g/cm³；

式中：n為1到正無窮的自然數，NBNB為4-((5-羥基-2,4-二硝基-苯氧基)亞甲基)-3-硝基苯甲酸，DMF為N,N-二甲基甲酰胺，Cd來源于鎘鹽中的鎘元素。

優選的，所述鎘鹽為硝酸鎘、溴化鎘或者氯化鎘。

本發明還提供一種上述新型金屬有機骨架含能材料的制備方法，包括以下步驟：

將二(3,5-二羧基苯基)對苯二酰胺與鏑鹽按照摩爾比1：(0.5-2)溶解在N,N’-二甲基甲酰胺溶液(DMF)中，于70-100℃反應1～5天，冷卻至室溫，得到無色塊狀晶體，抽濾，干燥即得。

優選的，所述N,N’-二甲基甲酰胺溶液中N,N’-二甲基甲酰胺與水的體積比例為(2:1)～(1:2)。