[發(fā)明專利]一種雙螺旋結(jié)構(gòu)的Cd-MOF材料及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210355677.1
• 申請日: 2022-04-06
• 公開（公告）號: CN114605659B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邵志超;張展;高可心;陳世恒;陳軍帥;米立偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中原工學(xué)院
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00;C09K11/06
• 代理公司: 鄭州優(yōu)盾知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41125
• 代理人: 孫詩雨

本發(fā)明公開了一種雙螺旋結(jié)構(gòu)的Cd?MOF材料及其制備方法和應(yīng)用，屬于發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明利用3,4?（亞甲基二氧基）肉桂酸二聚物和聯(lián)吡啶作為有機(jī)配體，通過與鎘離子進(jìn)行分步組裝，構(gòu)筑了一種具有雙螺旋金屬鏈結(jié)構(gòu)的晶態(tài)MOF材料{[Cd₄(L)₄(bpe)_1.5(H₂O)]·H₂O}_n（Cd?MOF）。本發(fā)明的Cd?MOF材料能夠通過常見的水熱法工藝制備，制備方法簡單易行，為光致發(fā)光材料提供了新的選擇，同時(shí)拓展了配合物材料應(yīng)用價(jià)值，制得的發(fā)光材料的穩(wěn)定性較好，具有光學(xué)可調(diào)性和環(huán)保性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有雙螺旋結(jié)構(gòu)MOF材料的合成及其在光致發(fā)光中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

近年來光致發(fā)光材料已經(jīng)在人們的生活、生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用，在特殊顯示、標(biāo)識、夜間涂料、應(yīng)急照明、塑料工業(yè)等領(lǐng)域有著非常廣闊的應(yīng)用前景。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，對發(fā)光材料的各項(xiàng)指標(biāo)也提出了新的要求。在光致發(fā)光材料研發(fā)過程中，無機(jī)物發(fā)光的研究和應(yīng)用已經(jīng)有了較長的歷史，但是無機(jī)發(fā)光材料存在一些難以克服的缺點(diǎn)，例如種類少，可調(diào)節(jié)性小，使用條件苛刻，能量效率不高，難以獲得藍(lán)光等，因此探索新的發(fā)光材料具有非常重要的意義。與傳統(tǒng)無機(jī)光致發(fā)光材料相比, 金屬有機(jī)框架(MOFs)化合物作為結(jié)構(gòu)多樣且性質(zhì)靈活可變的新型晶體材料在發(fā)光材料領(lǐng)域里有著眾多潛在的應(yīng)用價(jià)值。可以通過不同的電子傳遞過程，例如 LMCT、MLCT、LLCT 以及金屬中心與天線類配體等不同形式展現(xiàn)出不同的光學(xué)性質(zhì)。對于發(fā)光MOFs 材料的設(shè)計(jì)，除了金屬離子與溶劑的選擇多種多樣外，有機(jī)配位體的選擇也對 MOFs 的多樣性結(jié)構(gòu)有著不同影響。利用廉價(jià)金屬制備可調(diào)節(jié)的光致發(fā)光材料具有廣闊的發(fā)展前景。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種雙螺旋結(jié)構(gòu)的Cd-MOF材料及其制備方法和應(yīng)用，利用3,4-（亞甲基二氧基）肉桂酸二聚物和聯(lián)吡啶作為有機(jī)配體，通過與鎘離子進(jìn)行分步組裝，構(gòu)筑了一種具有雙螺旋金屬鏈結(jié)構(gòu)的晶態(tài)MOF材料{[Cd₄(L)₄(bpe)_1.5(H₂O)]·H₂O}_n（Cd-MOF），該材料具有良好光致發(fā)光性能，制得的發(fā)光材料的穩(wěn)定性較好，具有光學(xué)可調(diào)性和環(huán)保性。

為解決上述問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種雙螺旋結(jié)構(gòu)的Cd-MOF材料，化學(xué)式為{[Cd₄(L)₄(bpe)_1.5(H₂O)]·H₂O}_n，n為非零自然數(shù)，其中bpe為1,2-二(4-吡啶基)乙烯和/或1,2-二(4-吡啶基)乙烷。

進(jìn)一步，所述雙螺旋結(jié)構(gòu)的Cd-MOF材料為單斜晶系，P2/n空間群，晶胞參數(shù)為a=17.600(3) ? α=90，b=17.785(3) ? β=93.847(6)，c= 28.896(5) ?γ=90，所述雙螺旋結(jié)構(gòu)的Cd-MOF材料的每個(gè)不對稱單元包含四個(gè)Cd²⁺，四個(gè)羧酸配體，一個(gè)半吡啶配體，一個(gè)配位水分子；四個(gè)Cd²⁺分別為7配位、7配位、6配位、6配位，彼此通過氧原子進(jìn)行橋接無限延伸形成鎘金屬鏈，相應(yīng)的兩條金屬鏈纏結(jié)形成類似DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)，雙螺旋鏈通過吡啶配體的橋接作用形成三維超分子結(jié)構(gòu)，整個(gè)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)13.45 ? *13.57 ?的一維通道。

本發(fā)明所述的雙螺旋結(jié)構(gòu)的Cd-MOF材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）將硝酸鎘、3,4-（亞甲基二氧基）肉桂酸二聚物溶于乙腈和水的混合溶液中，常溫?cái)嚢?-2h；