[發(fā)明專利]苯磺酸基離子型氫鍵有機框架材料及其制備方法和應用

有效

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• 申請日: 2022-07-07
• 公開（公告）號: CN115044057B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發(fā)明（設計）人: 曹麗慧;趙芳;白向田;楊妍;陳緒永
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00;H01B1/12
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 朱海臨

1.一種苯磺酸基離子型氫鍵有機框架材料，其特征在于，該苯磺酸基離子型氫鍵有機框架材料的化學式為：{L·(DBPy)·3(H₂O)}n，其中，n為正整數(shù)，L為7-氨基-1,3-萘二磺酸陰離子，化學式為{C₁₀H₇NO₆S₂}^2-；DBPy為1,1′-二氨基-4,4′-聯(lián)吡啶陽離子，化學式為{C₁₀H₁₂N₄}²⁺。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種苯磺酸基離子型氫鍵有機框架材料，其特征在于，所述苯磺酸基離子型氫鍵有機框架材料的結(jié)構單元屬于斜方晶系，空間群為Pna21，分子式為C₂₀H₂₅N₅O₉S₂，晶胞參數(shù)為：α＝90°，β＝90°，γ＝90°，

3.根據(jù)權利要求1所述的一種苯磺酸基離子型氫鍵有機框架材料，其特征在于，所述苯磺酸基離子型氫鍵有機框架材料由多個重復單元聚合而成，每個重復單元由一個L^2-、一個DBPy²⁺和三個水分子組成。

4.根據(jù)權利要求3所述的一種苯磺酸基離子型氫鍵有機框架材料，其特征在于，DBPy²⁺上的氨基、L^2-上的磺酸基以及游離的水分子形成三維的氫鍵網(wǎng)絡。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種苯磺酸基離子型氫鍵有機框架材料，其特征在于，所述苯磺酸基離子型氫鍵有機框架材料的熱穩(wěn)定溫度高達300℃。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種苯磺酸基離子型氫鍵有機框架材料，其特征在于，所述苯磺酸基離子型氫鍵有機框架材料在85％濕度和100℃時的最大阻抗值在10²Ω，導電率為4.5×10^-3S·cm^-1，E_a＝0.44eV。

7.權利要求1～6任意一項所述的苯磺酸基離子型氫鍵有機框架材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)H₂L配體溶解在水中，得到H₂L溶液；

將DBPy·2I配體溶解在DMF中，得到DBPy·2I溶液；

其中，H₂L配體與DBPy·2I配體的摩爾比為(1～2)：(1-3)，水和DMF的摩爾比為1:(1～2)；

2)將H₂L溶液和DBPy·2I溶液在室溫下混合后靜置，析出紅棕色塊狀晶體，自然干燥，得到苯磺酸基離子型氫鍵有機框架材料。

8.根據(jù)權利要求7所述的制備方法，其特征在于，DBPy·2I配體的合成包括以下步驟：

S1、將羥胺-O-磺酸水溶液與KOH水溶液在冰浴下中和，得到混合溶液；羥胺-O-磺酸與KOH的摩爾比1：1；

S2、將4,4'-聯(lián)吡啶水溶液與S1所得混合溶液在30℃下混合，溶液澄清后在100℃下回流2小時；冷卻后用飽和K₂CO₃溶液處理，用甲醇稀釋直至不析出沉淀為止，真空抽濾得到濾液；其中，4,4'-聯(lián)吡啶與羥胺-O-磺酸的摩爾比為1：2；

S3、用HI酸化濾液，直至pH調(diào)節(jié)為3-4，得到酸化后的溶液，冷藏靜置，析出沉淀；

S4、真空抽濾，收集濾渣，用丙酮洗滌，用水重結(jié)晶，得到DBPy·2I配體。

9.權利要求1-6任意一項所述的苯磺酸基離子型氫鍵有機框架材料作為質(zhì)子導電材料的應用。