本发明专利技术公开了一种具有吸附铅离子的钆配位聚合物及其制备方法，利用5‑溴‑1,2,4‑苯基三甲酸和草酸具有较强的配位能力、多变的配位方式等特点，以5‑溴‑1,2,4‑苯基三甲酸和草酸为混合羧酸配体，组装了结构新颖的层状稀土钆配位聚合物。本发明专利技术钆配位聚合物对铅离子具有非常强的吸附能力，在铅离子浓度很稀的条件也具备吸附能力，其吸附容量能达到338mg·g‑1；钆配位聚合物在紫外光照射下发射出蓝色光，在发光领域具有良好的应用前景。
Gadolinium coordination polymer with lead ion adsorption and preparation method thereof
The invention discloses a gadolinium coordination polymer with adsorption of lead ions and a preparation method. The 5 brominated 1,2,4 phenyl three formic acid and oxalic acid have strong coordination ability and varied coordination methods, and 5 bromine bromide phenyl three formic acid and oxalic acid are mixed carboxylic acid ligands, and the novel layered structure is assembled. Rare earth gadolinium coordination polymers. The gadolinium coordination polymer has a very strong adsorption capacity for lead ions. The adsorption capacity of the gadolinium ion can reach 338mg. G 1. The gadolinium coordination polymer emits blue light under ultraviolet light, and has a good application prospect in the field of luminescence.
【技术实现步骤摘要】
一种具有吸附铅离子的钆配位聚合物及其制备方法
本专利技术涉及稀土配位聚合物材料制备
，尤其是涉及一种具有吸附铅离子的钆配位聚合物及其制备方法。
技术介绍
配位聚合物(CoordinationPolymers)是指以金属离子(或金属簇单元)为中心与含有功能基团的有机配位体通过自组装方式所形成的一类具有一维链、二维层或三维框架结构周期性、有序性的金属有机聚合物。通常，配位聚合物也称为无机-有机杂化材料(Inorganic-OrganicHybridMaterials)或金属有机骨架(Metal-OrganicFrameworks,MOFs)。配位聚合物主要是由金属离子与含有功能基团配位体中配位原子通过配位键方式连接而成，此外，还可以进一步通过氢键、π···π等弱相互作用所形成的。稀土元素共有16种金属，具有相似的电子结构以及能级相近的内层4f电子构型，这种特别的电子结构使其在光、电、磁等领域具有很多独特的物理性质，我国是稀土资源大国，如何利用好稀土资源是一项国家战略。研究稀土配位聚合物具有十分重要的理论和实际意义。同时，稀土离子具有离子半径大、配位构型多样化、配位数多变等特点，从而使稀土配位聚合物的合成难度较大，特别是合成出晶体稀土配位聚合物非常稀少。苯基羧酸作为有机配位体在构筑配位聚合物的研究领域中扮演了十分重要的作用，主要是因为羧酸基团具有较强的配位能力、配位模式多样性等特点，这样就容易形成结构多样、性能特别的配位聚合物。而草酸是一种较为优良的有机小分子配位体，在配位化学的发展过程中扮演了十分重要的角色，目前，草酸主要作为辅助配体在构筑配位聚合物的研究得到了广泛的作用。含有取代基的苯基多羧酸和草酸作为混合羧酸配体构筑的配位聚合物的报道较为少见，特别是合成稀土配位聚合物材料方面尤为少见，主要是稀土离子与羧酸和草酸基团中的氧原子具有很强的成键能力，容易快速反应形成难溶物造成培养晶体的难度很大。为了培养适合单晶衍射的晶态稀土配位聚合物，引入水热反应来组装稀土配位聚合物是一种较为有效的方法，在高温高压的条件下提高有机配位体在水中的溶解度并与稀土离子反应，通过控制反应温度和反应时间来调节晶核的生长速度从而达到生长高度有序的晶态稀土配位聚合物的条件。对于配位聚合物的设计、合成、拓扑结构分析以及相关物理性能的研究是化学、材料学领域中发展十分迅速的之一。这类材料不仅具有迷人的拓扑结构特征，此外还在磁性、发光性质、催化、离子交换、气体的吸附与存贮、质子导电等领域中具有潜在而重要的研究前景。但是，很少有配位聚合物能够在水溶液对重金属铅离子有较强的吸附能力。
技术实现思路
本专利技术目的是针对现有的合成策略不足而提供含取代基的苯基多羧酸和草酸为混合配体组装稀土配位聚合物，利用5-溴-1,2,4-苯基三甲酸和草酸这两种配体具有较强的配位能力、多变的配位方式、易形成π···π弱相互作用等特点，以5-溴-1,2,4-苯基三甲酸和草酸为混合羧酸配体，组装了结构新颖的层状稀土钆配位聚合物。本专利技术所要求解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：一种具有吸附铅离子的钆配位聚合物，所述聚合物以稀土钆盐、苯三甲酸衍生物、草酸混合羧酸配体组装而成，所述聚合物化学式为{[Gd(BTCAH)(C2O4)0.5(H2O)2]·(0.5H2O)}n，其中BTCAH是5-溴-1,2,4-苯基三甲酸二价阴离子，C2O4是草酸二价阴离子，n为聚合度，所述钆配位聚合物的晶体为三斜晶系空间群。一种具有吸附铅离子的钆配位聚合物制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、选取稀土钆盐、5-溴-1,2,4-苯基三甲酸、草酸，所述稀土钆盐、5-溴-1,2,4-苯基三甲酸、草酸按照摩尔比为2:2:1～2选取；S2、将选取的稀土钆盐、5-溴-1,2,4-苯基三甲酸、草酸按照摩尔比2:2:1～2:500～5000溶于溶剂中，室温下充分搅拌1个小时；S3、将步骤S2搅拌均匀的溶液，无需调节体系pH值，加入到带有聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中；S4、将反应釜放入鼓风干燥箱中升温至140～170℃，反应72～96小时，关闭烘箱自然冷却至室温，过滤，用去离子水洗涤，50℃干燥24小时，制得钆配位聚合物。进一步地，所述步骤S1中稀土钆盐为稀土钆硝酸盐和/或稀土氯化物。进一步地，所述稀土钆硝酸盐为Gd(NO3)3·6H2O。进一步地，所述稀土氯化物为GdCl3·6H2O。进一步地，所述步骤S2中溶剂为去离子水。本专利技术有益效果是：一种具有吸附铅离子的钆配位聚合物及其制备方法，以5-溴-1,2,4-苯基三甲酸和草酸为混合羧酸配体，组装了结构新颖的层状稀土钆配位聚合物，稀土配位聚合物对铅离子具有非常强的吸附能力，在铅离子浓度很稀的条件也具备吸附能力，其吸附容量能达到338mg·g-1；稀土钆配位聚合物在紫外光照射下发射出蓝色光，在发光领域具有良好的应用前景。附图说明图1为稀土配位聚合物的主要晶体学数据图；图2为不对称单元结构图；图3为从a轴方向看的堆积结构图；图4为稀土配位聚合物的红外光谱图；图5为稀土配位聚合物吸附铅离子的的红外光谱图；图6为稀土配位聚合物吸附铅离子前后粉末XRD衍射数据对比图，图[a]和图[b]分别对应稀土配位聚合物吸附铅离子前后数据图；图7为稀土配位聚合物吸附铅离子前SEM图；图8为稀土配位聚合物吸附铅离子后SEM图；图9为稀土配位聚合物吸附铅离子后EDS谱图；图10为元素种类和含量分析结果图；图11为稀土配位聚合物吸附铅离子前的发射光谱图；图12为实施有机配体5-溴-1,2,4-苯基三甲酸的发射光谱图。具体实施方式一种具有吸附铅离子的钆配位聚合物，聚合物以稀土钆盐、苯三甲酸衍生物、草酸混合羧酸配体经过水热反应而成，反应方程式为：Gd3++1/2H2C2O4·2H2O+BTCAH3→[Gd(BTCAH)(C2O4)0.5(H2O)2]·0.5H2O+3H+，聚合物化学式为{[Gd(BTCAH)(C2O4)0.5(H2O)2]·(0.5H2O)}n，其中BTCAH是5-溴-1,2,4-苯基三甲酸二价阴离子，C2O4是草酸二价阴离子，n为聚合度。钆配位聚合物的晶体为三斜晶系空间群。实施例一一种具有吸附铅离子的钆配位聚合物制备方法，包括以下步骤：S1、选取Gd(NO3)3·6H2O451mg(0.1mmol)、5-溴-1,2,4-苯基三羧酸289mg(0.1mmol)、二水合草酸63mg(0.05mmol)；S2、将选取的Gd(NO3)3·6H2O、5-溴-1,2,4-苯基三羧酸、二水合草酸溶于10mL去离子水中，室温下充分搅拌1个小时；S3、将步骤S2搅拌均匀的溶液，无需调节体系pH值，加入到带有聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中；S4、将反应釜放入鼓风干燥箱中升温至150℃，反应84小时，关闭烘箱自然冷却至室温，过滤，用去离子水洗涤，50℃干燥24小时，制得以5-溴-1,2,4-苯基三甲酸和草酸为混合羧酸配体的钆配位聚合物。实施例二一种具有吸附铅离子的钆配位聚合物制备方法，包括以下步骤：S1、选取GdCl3·6H2O372mg(0.1mmol)、5-溴-1,2,4-苯基三羧酸289mg(0.1mmol)、二水合草酸63mg(0.1mmol)；S2、将选取的GdCl3·6H2O3本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有吸附铅离子的钆配位聚合物，其特征在于：所述聚合物以稀土钆盐、苯三甲酸衍生物、草酸混合羧酸配体组装而成，所述聚合物化学式为{[Gd(BTCAH)(C2O4)0.5(H2O)2]·(0.5H2O)}n，其中BTCAH是5‑溴‑1,2,4‑苯基三甲酸二价阴离子，C2O4是草酸二价阴离子，n为聚合度，所述钆配位聚合物的晶体为三斜晶系
【技术特征摘要】
1.一种具有吸附铅离子的钆配位聚合物，其特征在于：所述聚合物以稀土钆盐、苯三甲酸衍生物、草酸混合羧酸配体组装而成，所述聚合物化学式为{[Gd(BTCAH)(C2O4)0.5(H2O)2]·(0.5H2O)}n，其中BTCAH是5-溴-1,2,4-苯基三甲酸二价阴离子，C2O4是草酸二价阴离子，n为聚合度，所述钆配位聚合物的晶体为三斜晶系空间群。2.一种具有吸附铅离子的钆配位聚合物制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、选取稀土钆盐、5-溴-1,2,4-苯基三甲酸、草酸，所述稀土钆盐、5-溴-1,2,4-苯基三甲酸、草酸按照摩尔比为2:2:1～2选取；S2、将选取的稀土钆盐、5-溴-1,2,4-苯基三甲酸、草酸按照摩尔比2:2:1～2:500～5000溶于溶剂中，室温下充分搅拌1个小时；S3、将步骤S2...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪鹏飞，吴小说，刘传洋，
申请(专利权)人：池州学院，
类型：发明
国别省市：安徽,34
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