一种2D镉配位聚合物碘蒸气负载材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种2D镉配位聚合物碘蒸气负载材料及其制备方法和应用，属于配合物制备技术领域。2D镉配位聚合物碘蒸气负载材料通过以噻吩‑2，5‑二羧酸为配体与Cd

A 2D Cadmium Coordination Polymer Iodine Vapor Loaded Materials and Its Preparation and Application

The invention discloses a 2D cadmium coordination polymer iodine vapor loading material and its preparation method and application, belonging to the technical field of complex preparation. Iodine vapor loaded 2D cadmium coordination polymer was prepared by using thiophene 2,5 dicarboxylic acid as ligand and Cd as ligand.

【技术实现步骤摘要】
一种2D镉配位聚合物碘蒸气负载材料及其制备方法和应用
本专利技术属于配合物制备
，具体涉及一种2D镉配位聚合物碘蒸气负载材料及其制备方法和应用。
技术介绍
核电是一种清洁可靠的能源，可满足日益增长的全球能源需求。因此，核废料的适当管理已成为核电生产中的一个主要安全问题。众所周知，129I和131I都是核废料中的重要放射性同位素。129I是一种危险物种，半衰期相对较长(1.57×107年)，并且具有生物累积性，因此必须捕获并通过有效手段可靠地存储。尽管131I是短寿命(半衰期为8.02天)的放射性核素，但是由于其高挥发性对人体代谢过程的直接影响，131I的立即捕获仍是必要的。当前I2捕获技术主要依靠天然或合成沸石，例如Ag0八面沸石或丝光沸石，以及其他吸附剂，如Ag+浸渍的二氧化硅和氧化铝、活性炭或石墨烯气凝胶和粉末，均因其吸收I2的能力而闻名。但是，它们主要的缺点是昂贵和/或低效率的恢复，无法重复使用。最近亟需寻找具有快速捕获I2和可重复使用的材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种2D镉配位聚合物碘蒸气负载材料及其制备方法和应用，解决了现有捕获I2材料昂贵和低效率恢复的问题。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种2D镉配位聚合物碘蒸气负载材料，所述2D镉配位聚合物碘蒸气负载材料的化学式为：[Cd6(tdc)3(DMA)6(H2O)2]·5DMA·26H2O；其中，tdc为噻吩-2，5-二羧酸，DMA为N，N-二甲基乙酰胺。更优地，2D镉配位聚合物碘蒸气负载材料为Triclinic晶系，空间群为P-1，单胞参数为α＝96.73(5)°，β＝101.61(5)°，γ＝90°，Z＝2。更优地，2D镉配位聚合物碘蒸气负载材料包括第一双核单元和第二双核单元。更优地，第一双核单元包含两个Cd2+离子，命名为Cd1和Cd2，Cd1和Cd2均采取六配位的配位模式，其中Cd1分别与来自六个不同噻吩-2，5-二羧酸上的六个羧基氧原子进行配位；Cd2分别与来自三个不同噻吩-2，5-二羧酸上的四个羧基氧原子和两个DMA分子的氧原子进行配位；第二双核单元包含两个Cd2+离子，命名为Cd3和Cd4，Cd3和Cd4均采取六配位的配位模式，Cd3分别与来自六个不同噻吩-2，5-二羧酸上的六个羧基氧原子进行配位，Cd4分别与来自三个不同噻吩-2，5-二羧酸上的四个羧基氧原子、一个DMA分子的氧原子和一个水分子上的氧原子进行配位。更优地，噻吩-2，5-二羧酸离子配体采用以下配位模式：(η2-η1)-(η1-η1)-μ4、(η1-η1)-(η1-η1)-μ4和(η1-η1)-(η2-η1)-μ4。更优地，第二双核单元由两个采用(η2-η1)-(η1-η1)-μ4配位模式的噻吩-2,5-二羧酸配体连接形成一维梯形链，一维梯形链与采用(η1-η1)-(η1-η1)-μ4配位模式的噻吩-2,5-二羧酸配体连接形成w型二维层，拓扑结构为4,4-链接的sql结构。本专利技术还公开了制备所述的2D镉配位聚合物碘蒸气负载材料方法，包括以下步骤：1)按照Cd2+的可溶性盐、噻吩-2，5-二羧酸和N，N-二甲基乙酰胺的摩尔比为10:10:1的比例，称量Cd2+的可溶性盐、噻吩-2，5-二羧酸和N，N-二甲基乙酰胺溶液；2)将Cd2+的可溶性盐溶解于N，N-二甲基乙酰胺溶液中，制得混合溶液，再向混合溶液中加入噻吩-2，5-二羧酸；3)在密封条件下，在393K下恒温处理48h，然后缓慢冷却至室温，过滤、洗涤，得到无色透明条状晶体，即为2D镉配位聚合物碘蒸气负载材料。更优地，Cd2+的可溶性盐为氯化镉、硫酸镉或硝酸镉。更优地，所述洗涤为用新鲜DMA溶剂洗涤。本专利技术还公开了所述2D镉配位聚合物碘蒸气负载材料作为碘捕获剂、碘释放剂或碘存储剂的应用。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术公开的Cd配位聚合物碘蒸气负载材料，利用噻吩-2，5-二羧酸为配体与Cd2+的可溶性盐制备得到Cd的配位聚合物，其重复单元为不对称单元，不对称单元包含四个Cd2+、三个噻吩-2，5-二羧酸离子、一个水分子和三个配位的DMA分子；通过紫外光谱仪测试表明该聚合物具有可快速捕获和释放碘蒸气的功能，且碘蒸气捕获量较大。本专利技术公开的Cd配位聚合物碘蒸气负载材料和Cd配位聚合物晶体的制备方法，首先将Cd2+的可溶性盐溶解于DMA溶液中，再加入噻吩-2，5-二羧酸，在393K下恒温48h，密封反应，最终得到Cd配位聚合物，外观为无色透明条状晶体，无味道，不溶于有机溶剂与水，具有工艺简单、成本低廉、重复性好等优点。本专利技术公开的镉配位聚合物能够快速捕获、释放或存储碘蒸气，可作为碘蒸气负载材料，并且可以重复使用。附图说明图1为配合物[Cd6(tdc)3(DMA)6(H2O)2]·5DMA·26H2O的不对称单元结构图；图2为配合物[Cd6(tdc)3(DMA)6(H2O)2]·5DMA·26H2O的金属离子配位模式结构图；其中，图A是第一双核单元的金属离子配位模式结构图，图B是第二双核单元的金属离子配位模式结构图；图3为配合物[Cd6(tdc)3(DMA)6(H2O)2]·5DMA·26H2O的配体配位模式结构图；其中，图A是(η2-η1)-(η1-η1)-μ4配位模式结构图，图B是(η1-η1)-(η1-η1)-μ4配位模式结构图，图C是(η2-η1)-(η1-η1)-μ4配位模式结构图；图4为配合物[Cd6(tdc)3(DMA)6(H2O)2]·5DMA·26H2O的二维结构图；图5为配合物[Cd6(tdc)3(DMA)6(H2O)2]·5DMA·26H2O的(4，4)-connectedsql拓扑图；图6为配合物[Cd6(tdc)3(DMA)6(H2O)2]·5DMA·26H2O的粉末衍射图；assynthesized代表聚合物实验测得结果，simulated代表单晶模拟结果；图7为配合物[Cd6(tdc)3(DMA)6(H2O)2]·5DMA·26H2O的热重分析图；图8为配合物[Cd6(tdc)3(DMA)6(H2O)2]·5DMA·26H2O氮气吸附图；图9为配合物[Cd6(tdc)3(DMA)6(H2O)2]·5DMA·26H2O晶体浸入碘蒸气中时，显示颜色变化的照片；图10为配合物[Cd6(tdc)3(DMA)6(H2O)2]·5DMA·26H2O晶体浸入乙醇中时，I2释放过程中颜色变化的照片；图11为配合物[Cd6(tdc)3(DMA)6(H2O)2]·5DMA·26H2O晶体浸入乙醇中时，I2释放过程的UV/vis吸收光谱随时间变化图；图12为在298K下碘蒸气释放量随时间变化图；图13为在298K下碘蒸气最大释放量随循环次数变化图；图14为I2捕获的TG图。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。实施例1一种2D镉配位聚合物碘蒸气负载材料的制备方法，包括以下步骤：1)按照硝酸镉、噻吩-2，5-二羧酸和DMA的摩尔比为10:10:1的比例，称量61.7mg硝酸镉即0.2mmol硝酸镉、34.4mg噻吩-2，5-二羧酸即0.2mmol噻吩-2，5-二羧酸和10mLDMA溶液即0.02mmolDMA；2)将硝酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种2D镉配位聚合物碘蒸气负载材料，其特征在于，所述2D镉配位聚合物碘蒸气负载材料的化学式为：[Cd6(tdc)3(DMA)6(H2O)2]·5DMA·26H2O；其中，tdc为噻吩‑2，5‑二羧酸，DMA为N，N‑二甲基乙酰胺。

【技术特征摘要】
1.一种2D镉配位聚合物碘蒸气负载材料，其特征在于，所述2D镉配位聚合物碘蒸气负载材料的化学式为：[Cd6(tdc)3(DMA)6(H2O)2]·5DMA·26H2O；其中，tdc为噻吩-2，5-二羧酸，DMA为N，N-二甲基乙酰胺。2.根据权利要求1所述的一种2D镉配位聚合物碘蒸气负载材料，其特征在于，2D镉配位聚合物碘蒸气负载材料为Triclinic晶系，空间群为P-1，单胞参数为α＝96.73(5)°，β＝101.61(5)°，γ＝90°，Z＝2。3.根据权利要求1所述的一种2D镉配位聚合物碘蒸气负载材料，其特征在于，2D镉配位聚合物碘蒸气负载材料包括第一双核单元和第二双核单元。4.根据权利要求3所述的一种2D镉配位聚合物碘蒸气负载材料，其特征在于，第一双核单元包含两个Cd2+离子，命名为Cd1和Cd2，Cd1和Cd2均采取六配位的配位模式，其中Cd1分别与来自六个不同噻吩-2，5-二羧酸上的六个羧基氧原子进行配位；Cd2分别与来自三个不同噻吩-2，5-二羧酸上的四个羧基氧原子和两个DMA分子的氧原子进行配位；第二双核单元包含两个Cd2+离子，命名为Cd3和Cd4，Cd3和Cd4均采取六配位的配位模式，Cd3分别与来自六个不同噻吩-2，5-二羧酸上的六个羧基氧原子进行配位，Cd4分别与来自三个不同噻吩-2，5-二羧酸上的四个羧基氧原子、一个DMA分子的氧原子和一个水分子上的氧原子进行配位。5.根据权利要求1所述的一种2D镉配位聚合物碘蒸气负载材料，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷政，史碧波，王策，李茜窈，马维敏，张星曜，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61