当前位置: 首页 > 专利查询>同济大学专利>正文

一种氢键连接的多孔铜配位聚合物及其制备方法技术

技术编号:18753091 阅读:34 留言:0更新日期:2018-08-25 04:14
本发明专利技术涉及一种氢键连接的多孔铜配位聚合物及其制备方法,该配位聚合物化学式为[Cu(apc)2]n,式中apc为2‑氨基嘧啶‑5‑羧酸根。在该铜配位聚合物结构中,配位键首先将轮桨式双核铜连接起来形成一个二维的结构,然后通过配体间的分子间氢键连接形成一个具有一维直行孔道的三维超分子网络结构。与现有技术相比,本发明专利技术的多孔铜配位聚合物合成简单,在氢气的储存方面具有潜在应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种氢键连接的多孔铜配位聚合物及其制备方法
本专利技术属于金属-有机多孔配位聚合物领域,尤其是涉及一种氢键连接的配位聚合物及制备方法。
技术介绍
近年来,配位聚合物由于可设计性强,可以兼顾无机和有机部分的性质,已经在气体存储与分离,催化,荧光,磁性等方面显示了广阔的应用前景,受到化学和材料领域专家学者的普遍关注。利用晶体工程技术,通过合理的选择次级构筑单元和有机官能团,可以有效调控配位聚合物的结构,从而获得在气体的存储、分子的识别、发光、磁性材料、非均相催化等方面具有优良的性能的材料,参见[1)M.P.Suh,H.J.Park,T.K.Prasad,D.W.Lim,Chem.Rev.2012,112,782-835;2)Z.Hu,B.J.Deibert,J.Li,Chem.Soc.Rev.2014,43,5815-5840;3)J.Liu,L.Chen,H.Cui,J.Zhang,L.Zhang,C.Y.Su,Chem.Soc.Rev.2014,43,6011-6061;4)Y.Cui,Y.Yue,G.Qian,B.Chen,Chem.Rev.2012,112,1126-1162;5)M.Kurmoo,Chem.Soc.Rev.2009,38,1353-1379]。大多数的多孔配位聚合物都是基于配位键形成的三维网络结构,而有关氢键和配位键共同构筑的多孔配位聚合物仍处于发展初期,主要是对其结构进行简单报道,而很少涉及其孔道性质的表征和氢气存储方面的研究,参见[l)G.Beobide,O.Castillo,J.Cepeda,A.Luque,S.Pérez-Yánez,P.Román,J.Thomas-Gipson,CoordinationChemistryReviews2013,257,2716-2736]。这类材料合成与探索,特别是合理的设计构筑多孔配位聚合物并对其孔道性质进行后续研究,将会对此类多孔材料在能源气体存储方面的应用注入强大的生命力。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种氢键连接的多孔铜配位聚合物及其制备方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现:一种氢键连接的多孔铜配位聚合物,分子式为[Cu(apc)2]n,式中,apc为2-氨基嘧啶-5-羧酸根。优选地,该多孔铜配位聚合物的属于单斜晶系,空间群为C2/c,晶胞参数为β=107.218(7)°。优选地,所述配位聚合物的晶胞中Z=8。优选地,该配位聚合物为具有一维孔道的三维超分子结构,先由配体和金属离子在配位键的作用下形成二维的平面结构,然后在配体间的氢键作用下,形成三维的网络结构。优选地,该配位聚合物临近的杂环之间存在π-π堆积作用。优选地,整个框架的分解温度为250℃。优选地,红外吸收峰为:3401cm-1、3303cm-1、1686cm-1、1646cm-1、1601cm-1、1508cm-1、1414cm-1、1357cm-1、1246cm-1、1181cm-1、1084cm-1、1003cm-1、844cm-1、810cm-1、683cm-1、602cm-1、477cm-1。所述的氢键连接的多孔铜配位聚合物的制备方法,包括以下步骤:(1)将Hapc和硝酸铜加入到包含有有机碱和醇类的混合溶剂中,混合均匀得到混合物;(2)将上述混合物在密封状态、温度为60-70℃下反应48-60小时,通过溶剂热反应得到蓝绿色块状晶体,依次用有机碱和醇类洗涤,干燥后得到目标产物。优选地,步骤(1)中,所述的Hapc和硝酸铜的摩尔比为1.5~2.5:1,混合溶剂中有机碱和醇类的体积比8~12:1,Hapc和硝酸铜的总量与混合溶剂的用量比为12-25mg/mL。优选地,所述的有机碱包括DMF、DMA、NMP或DEF,所述的醇类溶剂包括甲醇、乙醇或乙二醇。优选地,所述的混合溶剂由DMF和甲醇按照体积比10:1混合得到。所述的混合溶剂还包括少量的水。与现有技术相比,在该铜配位聚合物结构中,配位键首先将轮桨式双核铜连接起来形成一个二维的结构,然后通过配体间的分子间氢键连接形成一个具有一维直行孔道的三维超分子网络结构,该铜配位聚合物具有有效的一维孔道,并能表现出对H2较高的吸附性能,在气体的存储方面具有潜在的应用价值。附图说明图1为该多孔铜配位聚合物的热分析图;图2为该多孔铜配位聚合物的粉末衍射图;图3为该多孔铜配位聚合物的连接方式图;图4为该多孔铜配位聚合物的网络结构图;图5为该多孔铜配位聚合物的氮气吸附图;图6为该多孔铜配位聚合物的氢气吸附图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1一种多孔铜配位聚合物制备方法,包括下述步骤:1)称取有机配体Hapc13.9毫克(0.10毫摩尔)和三水合硝酸铜13毫克(0.06毫摩尔)置于玻璃瓶中,加入2毫升DMF和0.2毫升甲醇,混合均匀得到混合物;2)将上述混合物在密封状态、温度为60℃下反应48小时,通过溶剂热反应得到蓝绿色块状晶体,分别用DMF,甲醇洗涤,干燥后得到铜配位聚合物[Cu(apc)2]n,式中,apc为2-氨基嘧啶-5-羧酸根。图1为该多孔铜配位聚合物的热分析图,图中表明:该多孔铜配位聚合物主体结构可以稳定至250℃。该配位聚合物[Cu(apc)2]n的表征:1)粉末衍射表征相的纯度粉末衍射数据收集在D8衍射仪上完成,仪器操作的电压为40kV电流为40mA,使用石墨单色化的铜靶X射线。固定扫射,在5o到50o范围内连续扫描完成,扫描速度为0.25°/每秒,跨度为0.05°/每次;单晶粉末模拟转化使用Mecury3.9。图2为该铜配位聚合物的粉末衍射图,图中表明:实验合成的该铜的配位聚合物与模拟值相符合,相纯度好。2)晶体结构的测定在显微镜下选取合适大小的单晶,常温T=296K在BrukerD8Venture衍射仪上,用经过石墨单色器化的Mo-Kα射线以ω-φ两种组合的方式收集衍射数据。所有衍射数据使用SADABS程序进行Lp因子和经验吸收校正。数据还原和结构解析分别使用SAINT和SHELXT程序完成。先用差值函数和最小二乘法确定全部非氢原子的坐标,并用理论加氢的方法得到主体框架氢原子的位置,最后用最小二乘法对晶体结构进行精修。晶体学衍射点数据收集与结构精修的部分参数列在表1中。表1多孔铜配位聚合物的主要晶体学实验和精修参数表图3为该多孔铜配位聚合物的连接方式图;图4为该多孔铜配位聚合物的网络结构图。其为具有一维孔道的三维超分子结构,先由配体和金属离子在配位键的作用下形成二维的平面结构,然后在配体间的氢键作用下,形成三维的网络结构。该配位聚合物临近的杂环之间存在π-π堆积作用。该多孔铜配位聚合物的红外吸收峰为:3401cm-1、3303cm-1、1686cm-1、1646cm-1、1601cm-1、1508cm-1、1414cm-1、1357cm-1、1246cm-1、1181cm-1、1084cm-1、1003cm-1、844cm-1、810cm-1、683cm-1、602cm-1、477cm-1。3)该多孔铜配位聚合物[Cu(apc)2]对氮气和氢气的吸附研究使用美国康塔公司的Autosorb-IQ进行77KN2吸附测试。取80毫克该铜配本文档来自技高网
...

【技术保护点】
1.一种氢键连接的多孔铜配位聚合物,其特征在于,分子式为[Cu(apc)2]n,式中,apc为2‑氨基嘧啶‑5‑羧酸根。

【技术特征摘要】
1.一种氢键连接的多孔铜配位聚合物,其特征在于,分子式为[Cu(apc)2]n,式中,apc为2-氨基嘧啶-5-羧酸根。2.根据权利要求1所述的一种氢键连接的多孔铜配位聚合物,其特征在于,该多孔铜配位聚合物的属于单斜晶系,空间群为C2/c,晶胞参数为β=107.218(7)°。3.根据权利要求1所述的一种氢键连接的多孔铜配位聚合物,其特征在于,所述配位聚合物的晶胞中Z=8。4.根据权利要求1所述的一种氢键连接的多孔铜配位聚合物,其特征在于,该配位聚合物为具有一维孔道的三维超分子结构,先由配体和金属离子在配位键的作用下形成二维的平面结构,然后在配体间的氢键作用下,形成三维的网络结构。5.如权利要求1~4任一所述的氢键连接的多孔铜配位聚合物的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)将Hapc和硝酸铜加入到包含有有机碱和醇类的混合溶剂中,混合均匀得到混合物;(2)将上述混...

【专利技术属性】
技术研发人员:方向东王思雨淡文彦
申请(专利权)人:同济大学
类型:发明
国别省市:上海,31

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1