一种以甲酸铜为原料制备单分散立方晶体PCPs材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种以甲酸铜为原料制备单分散立方晶体PCPs材料的方法，将四水合甲酸铜溶于DMF溶剂配成盐溶液，向盐溶液中依次加入甲酸和三乙胺对盐溶液进行处理得到处理后的盐溶液；将N,N′,N″‑三‑(3,5‑二羧基苯基)‑1,3,5‑三‑胺甲酰基苯溶于DMF溶剂得到配体溶液，将等体积的配体溶液加入处理后的盐溶液中，在75℃条件下反应3小时，得到含有单分散立方晶体PCPs材料的溶液；对含有单分散立方晶体PCPs材料的溶液进行离心分离后并洗涤，得到成品单分散立方晶体PCPs材料；本发明专利技术可以在常压下进行制备单分散立方晶体PCPs材料，缩短了制备反应的时间，提高了生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种以甲酸铜为原料制备单分散立方晶体PCPs材料的方法
本专利技术属于常压制备微米尺寸晶体PCPs材料
，具体涉及一种以甲酸铜为原料制备单分散立方晶体PCPs材料的方法。
技术介绍
多孔配位聚合物(PCPs)具有比表面积大、结构多变及功能可调等优点，在气体储存、气体分离及光化学传感器等能源环境领域有着广泛的应用前景。该类材料生产条件苛刻，生产效率比较低，往往要经过高温加压等过程，且制备反应时间长，很难实现低成本、高效率的制备与合成，如目前酰胺型羧酸多足配体，在制备铜盐多孔配位聚合物时，一般要在DMF溶液中在70～80℃下恒温2～4天，并且铜盐要大量过量，浪费铜原料，且耗时长。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种以甲酸铜为原料制备单分散立方晶体PCPs材料的方法，可以在常压下进行制备，缩短了制备反应的时间，提高了生产效率。本专利技术采用以下技术方案：一种以甲酸铜为原料制备单分散立方晶体PCPs材料的方法，由以下步骤组成：将四水合甲酸铜溶于DMF溶剂配成盐溶液，盐溶液中四水合甲酸铜的浓度为0.0037～0.105mol/L；向盐溶液中依次加入甲酸和三乙胺对盐溶液进行处理得到处理后的盐溶液；将N,N′,N″-三-(3,5-二羧基苯基)-1,3,5-三-胺甲酰基苯溶于DMF溶剂得到配体溶液，配体溶液中N,N′,N″-三-(3,5-二羧基苯基)-1,3,5-三-胺甲酰基苯的浓度为0.0012～0.0035mol/L；将配体溶液加入处理后的盐溶液中，在75℃条件下反应3小时，得到含有单分散立方晶体PCPs材料的溶液；对含有单分散立方晶体PCPs材料的溶液进行离心分离后并洗涤，得到成品单分散立方晶体PCPs材料。进一步的，在等体积的处理后的盐溶液和配体溶液中，处理后的盐溶液中的甲酸铜和配体溶液中的N,N′,N″-三-(3,5-二羧基苯基)-1,3,5-三-胺甲酰基苯的物质量比为3:1。进一步的，对盐溶液进行处理的具体方法为：向盐溶液中加入0.5～1.5ml甲酸，在75℃下反应3小时，冷却后再加入3～9ml三乙胺，静置至反应完全，得到处理后的盐溶液。进一步的，洗涤具体方法为：使用DMF溶剂对离心分离后的单分散立方晶体PCPs材料洗涤三次，使用无水乙醇对经DMF溶剂洗涤后的单分散立方晶体PCPs材料洗涤三次，得到成品单分散立方晶体PCPs材料。进一步的，由以下步骤组成：将16.9mg四水合甲酸铜溶于20mlDMF溶剂配成盐溶液，盐溶液中四水合甲酸铜的浓度为0.0037mol/L；向盐溶液中加入0.5ml甲酸，在75℃条件下，反应3小时，冷却后加入3ml三乙胺，静置0.5小时；将17.5mgN,N′,N″-三-(3,5-二羧基苯基)-1,3,5-三-胺甲酰基苯溶于20mlDMF溶剂得到配体溶液，配体溶液中N,N′,N″-三-(3,5-二羧基苯基)-1,3,5-三-胺甲酰基苯的浓度为0.0012mol/L；将配体溶液加入处理后的盐溶液中，在75℃条件下反应3小时，冷却后得到含有单分散立方晶体PCPs材料的溶液；对含有单分散立方晶体PCPs材料的溶液进行离心分离后使用DMF洗涤三次，在用无水乙醇洗涤三次，得到成品单分散立方晶体PCPs材料。进一步的，由以下步骤组成：将47.4mg四水合甲酸铜溶于20mlDMF溶剂配成盐溶液，盐溶液中四水合甲酸铜的浓度为0.0105mol/L；向盐溶液中加入1.5ml甲酸，在75℃条件下，反应3小时，冷却后加入9ml三乙胺，静置6小时；将52.5mgN,N′,N″-三-(3,5-二羧基苯基)-1,3,5-三-胺甲酰基苯溶于20mlDMF溶剂得到配体溶液，配体溶液中N,N′,N″-三-(3,5-二羧基苯基)-1,3,5-三-胺甲酰基苯的浓度为0.0035mol/L；将配体溶液加入处理后的盐溶液中，在75℃条件下反应3小时，冷却后得到含有单分散立方晶体PCPs材料的溶液；对含有单分散立方晶体PCPs材料的溶液进行离心分离后使用DMF洗涤三次，在用无水乙醇洗涤三次，得到成品单分散立方晶体PCPs材料。本专利技术的另一种技术方案为：一种单分散立方晶体PCPs材料，通过上述的一种以甲酸铜为原料制备单分散立方晶体PCPs材料的方法制得；单分散立方晶体PCPs材料的晶体形貌为立方体且具有单分散性，立方体的边长为1～4μm。本专利技术的有益效果是：本专利技术以甲酸铜、甲酸、三乙胺、多足配体N,N′,N″-三-(3,5-二羧基苯基)-1,3,5-三-胺甲酰基苯(为方便描述，下文简称为L)为原料，可以在常压条件下快速合成出PCPs晶体材料，并且通过甲酸和三乙胺加入量的调整可以有效的控制其立方体形貌，把水热反应工艺改为常规的快速沉淀反应，将反应时间从2～4天缩减至3小时，工艺简单、操作方便，时空产率高。【附图说明】图1为本专利技术实施例中得到的微尺寸立方体晶体PCPs材料的SEM图谱；其中，图a为实施例1中得到的微尺寸立方体晶体PCPs材料的SEM图谱；图b为实施例2中得到的微尺寸立方体晶体PCPs材料的SEM图谱；图c为实施例3中得到的微尺寸立方体晶体PCPs材料的SEM图谱；图2为本专利技术实施例中得到的微尺寸立方体晶体PCPs材料的XRD图谱；其中，图a为实施例1中得到的微尺寸立方体晶体PCPs材料的XRD图谱；图b为实施例2中得到的微尺寸立方体晶体PCPs材料的XRD图谱；图c为实施例3中得到的微尺寸立方体晶体PCPs材料的XRD图谱。【具体实施方式】下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术公开了一种以甲酸铜为原料制备单分散立方晶体PCPs材料的方法，通过甲酸铜代替其他铜盐制备酰胺类多孔配位聚合物。在现有PCPs材料制备方法中，一般采用普通铜盐和有机羧酸配体N,N′,N″-三-(3,5-二羧基苯基)-1,3,5-三-胺甲酰基苯(为方便描述，本专利技术中简称为L)为原材料，该反应需要70～80℃并保温3天的反应条件，通过分析认为混合溶液中形成了未知的中间体，如果能获得该中间体的具体组成，并根据中间体的组成重新进行反应工艺设计，将有利于改进工艺条件，简化反应条件。为了找出中间体设计如下实验：称取0.2000g硝酸铜，量取0.1mL硝酸(63wt％)，溶于20mLDMF溶液中，80℃，保温3天，冷却至常温，即得到蓝绿色长方形单晶体。在不加入配体(L)的条件下，80℃保温3天，并获得了未知单晶体(非目标产物)，则认为该单晶体是要寻找的中间体。该单晶体的晶体衍射数据通过BrukersmartApexCCDdiffractometer仪器获得，并用SHELXTL程序包解析和数据精修，得到了该单晶体的晶体结构图。可以看出，该中间体的晶体结构组成为：2个Cu2+离子和4个甲酸根离子形成了双核铜padwhell结构构筑单元；另外，每个Cu2+离子与一个DMF溶剂分子配位。双核铜padwhell结构构筑单元中的甲酸根离子由DMF溶剂分子被硝酸根氧化分解所得。通过上述实验结果和实验数据分析结果，可知普通铜盐与羧酸类有机配体在DMF溶剂中发生反应首先要经历一个padwheel型双核甲酸铜结构单元中间体的构筑过程。所以，以甲酸铜代替普通铜盐可以优化该反应工艺，可加快反应速度，并降低反应温度，以实现高效快速并节省能源的目的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以甲酸铜为原料制备单分散立方晶体PCPs材料的方法，其特征在于，由以下步骤组成：将四水合甲酸铜溶于DMF溶剂配成盐溶液，所述盐溶液中四水合甲酸铜的浓度为0.0037～0.105mol/L；向所述盐溶液中依次加入甲酸和三乙胺对盐溶液进行处理得到处理后的盐溶液；将N,N′,N″‑三‑(3,5‑二羧基苯基)‑1,3,5‑三‑胺甲酰基苯溶于DMF溶剂得到配体溶液，所述配体溶液中N,N′,N″‑三‑(3,5‑二羧基苯基)‑1,3,5‑三‑胺甲酰基苯的浓度为0.0012～0.0035mol/L；将所述配体溶液加入所述处理后的盐溶液中，在75℃条件下反应3小时，得到含有单分散立方晶体PCPs材料的溶液；对所述含有单分散立方晶体PCPs材料的溶液进行离心分离后并洗涤，得到成品单分散立方晶体PCPs材料。

【技术特征摘要】
1.一种以甲酸铜为原料制备单分散立方晶体PCPs材料的方法，其特征在于，由以下步骤组成：将四水合甲酸铜溶于DMF溶剂配成盐溶液，所述盐溶液中四水合甲酸铜的浓度为0.0037～0.105mol/L；向所述盐溶液中依次加入甲酸和三乙胺对盐溶液进行处理得到处理后的盐溶液；将N,N′,N″-三-(3,5-二羧基苯基)-1,3,5-三-胺甲酰基苯溶于DMF溶剂得到配体溶液，所述配体溶液中N,N′,N″-三-(3,5-二羧基苯基)-1,3,5-三-胺甲酰基苯的浓度为0.0012～0.0035mol/L；将所述配体溶液加入所述处理后的盐溶液中，在75℃条件下反应3小时，得到含有单分散立方晶体PCPs材料的溶液；对所述含有单分散立方晶体PCPs材料的溶液进行离心分离后并洗涤，得到成品单分散立方晶体PCPs材料。2.如权利要求1所述的一种以甲酸铜为原料制备单分散立方晶体PCPs材料的方法，其特征在于，所述处理后的盐溶液中的甲酸铜和所述配体溶液中的N,N′,N″-三-(3,5-二羧基苯基)-1,3,5-三-胺甲酰基苯的物质量比为3:1。3.如权利要求1或2所述的一种以甲酸铜为原料制备单分散立方晶体PCPs材料的方法，其特征在于，对盐溶液进行处理的具体方法为：向所述盐溶液中加入0.5～1.5ml甲酸，在75℃下反应3小时，冷却后再加3～9ml入三乙胺，静置至反应完全，得到处理后的盐溶液。4.如权利要求3所述的一种以甲酸铜为原料制备单分散立方晶体PCPs材料的方法，其特征在于，所述洗涤具体方法为：使用DMF溶剂对离心分离后的单分散立方晶体PCPs材料洗涤三次，使用无水乙醇对经DMF溶剂洗涤后的单分散立方晶体PCPs材料洗涤三次，得到成品单分散立方晶体PCPs材料。5.如权利要求1所述的一种以甲酸铜为原料制备单分散立方晶体PCPs材料的方法，其特征在于，由以下步骤组成：将16.9mg四水合甲酸铜溶于20mlDMF溶剂配成盐溶液，所述盐溶液中四水合甲酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐宽镇，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61