一种钴配位聚合物磁性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钴配位聚合物磁性材料及其制备方法和应用，属于配合物制备技术领域。Co配位聚合物磁性材料的空间群为Iba2，通过以噻吩‑2,5‑二羧酸配体与Co

【技术实现步骤摘要】
一种钴配位聚合物磁性材料及其制备方法和应用
本专利技术属于配合物制备
，具体涉及一种钴配位聚合物磁性材料及其制备方法和应用。
技术介绍
在复杂样品(如生物、食品、环境等领域)的分析中，样品制备在整个分析过程中起着至关重要的作用。在不同的萃取技术中，固相萃取(SPE)因其简单、高分析物预浓缩因子、SPE吸附剂的可重复使用性以及少量有机溶剂的使用而获得了广泛的认可。此外，SPE可以自动化，提高萃取通量和重现性，并实现小型化整体分析方法。典型的SPE形式依赖于制备所需吸附剂的珠粒填料。然而，具有小粒径和非球形状的吸附剂在包装形式中的适用性导致高受压，阻碍了SPE过程。磁性固相萃取(MSPE)是典型SPE的替代。使用磁性吸附剂，使吸附剂分散在大量样品中，然后通过外部磁场促进有效的吸附剂回收，不存在与吸附剂填料，高受压或填充床堵塞相关的问题。在用作SPE吸附剂的不同材料中，使用金属有机骨架(MOF)进行分析提取正在引起人们的兴趣。MOF基于金属离子或簇与双齿或多齿有机物的配位连接体，形成延伸的多孔晶体结构。适合构建MOF的各种金属和有机连接体，以及它们的磁性的不同，为MSPE吸附剂的使用开启了多种可能性。MOF具有高稳定性和孔隙率，使其成为MSPE的吸附剂的良好候选物。但目前没有以钴制作的磁性材料的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种钴配位聚合物磁性材料及其制备方法和应用，通过钴配位聚合物材料可快速捕获重金属离子。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种钴配位聚合物磁性材料，所述钴配位聚合物磁性材料的化学式为：[Co3(tdc)3(DMF)3]·3DMF；其中，tdc为噻吩-2，5-二羧酸，DMF为N，N-二甲基甲酰胺。更优地，钴配位聚合物磁性材料包括三核单元，三核单元由六个不同噻吩-2,5-二羧酸羧基上的氧原子与三个Co2+连接形成。更优地，三核单元包含三个Co2+离子，命名为Co1、Co2和Co3，Co1采取五配位的配位模式，Co1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一个DMF分子的氧原子进行配位；Co2采取六配位的配位模式，Co2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；Co3采取六配位的配位模式，Co3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DMF分子的两个氧原子进行配位。更优地，三核单元在ab平面中与六个tdc配体连接形成具有6连接的hxl二维层。更优地，噻吩-2，5-二羧酸离子配体采用以下配位模式：(η1-η1)-(η1-η1)-μ4和(η2-η1)-(η1-η1)-μ4。更优地，钴配位聚合物磁性材料为Orthorhombic晶系，空间群为Iba2，单胞参数为本专利技术还公开了所述的钴配位聚合物磁性材料的制备方法，包括以下步骤：1)按照Co2+的可溶性盐、噻吩-2，5-二羧酸和N，N-二甲基甲酰胺的摩尔比为10:10:1的比例，称量Co2+的可溶性盐、噻吩-2，5-二羧酸和N，N-二甲基甲酰胺溶液；2)将Co2+的可溶性盐溶解于N，N-二甲基甲酰胺溶液中，再加入噻吩-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，得到紫色透明条状晶体，即为钴配位聚合物磁性材料。更优地，Co2+的可溶性盐为硝酸钴、氯化钴或硫酸钴。更优地，所述洗涤为用新鲜DMF溶剂洗涤。本专利技术还公开了所述的钴配位聚合物磁性材料作为磁性吸附剂的应用。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Co配位聚合物磁性材料，利用噻吩-2，5-二羧酸为配体与Co2+的可溶性盐制备得到Co的配位聚合物，其重复单元为不对称单元，不对称单元包含三个Co2+、三个噻吩-2，5-二羧酸离子和三个配位的DMF分子；通过VersaLab测试表明该聚合物具有较强的磁性。本专利技术公开的Co配位聚合物磁性材料制备方法，首先将Co2+的可溶性盐溶解于DMF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Co配位聚合物，外观为紫色透明条状晶体，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。本专利技术公开的钴配位聚合物具有较强的磁性，可作为磁性材料，并且可以重复使用。附图说明图1为配合物[Co3(tdc)3(DMF)3]·3DMF的不对称单元结构图；图2为是配合物[Co3(tdc)3(DMF)3]·3DMF的金属离子配位模式结构图；图3为配合物[Co3(tdc)3(DMF)3]·3DMF的配体配位模式结构图；其中，图A是(η1-η1)-(η1-η1)-μ4配位模式结构图，图B是(η2-η1)-(η1-η1)-μ4配位模式结构图；图4是配合物[Co3(tdc)3(DMF)3]·3DMF的二维结构图；图5是配合物[Co3(tdc)3(DMF)3]·3DMF的6-connectedhxl拓扑图；图6为配合物[Co3(tdc)3(DMF)3]·3DMF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[Co3(tdc)3(DMF)3]·3DMF的热重分析图；图8是配合物[Co3(tdc)3(DMF)3]·3DMF摩尔磁化率随温度变化图；曲线1为摩尔磁化率随温度变化的曲线，曲线2为摩尔磁化率与温度的积随温度变化的曲线；图9是配合物[Co3(tdc)3(DMF)3]·3DMF摩尔磁矩随磁场变化图；图10是配合物[Co3(tdc)3(DMF)3]·3DMFCurie-Weiss的数据拟合图。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1一种钴配位聚合物磁性材料的制备方法，包括以下步骤：1)按照硝酸钴、噻吩-2，5-二羧酸和DMF的摩尔比为10:10:1的比例，称量54.746mg硝酸钴即0.2mmol硝酸钴、34.4mg噻吩-2，5-二羧酸即0.2mmol噻吩-2，5-二羧酸和10mLDMF溶液即0.02mmolDMF；2)将硝酸钴溶解于DMF溶液中，将溶液移入反应釜中，再向反应釜中加入噻吩-2，5-二羧酸；3)将反应釜密封，在393K下恒温48h，然后缓慢冷却至室温，过滤后用DMF溶液洗涤，得到紫色透明条状晶体，即为Co配位聚合物。实施例2一种钴配位聚合物磁性材料的制备方法，包括以下步骤：1)按照硝酸钴、噻吩-2，5-二羧酸和DMF的摩尔比为10:10:1的比例，称量82.119mg硝酸钴即0.3mmol硝酸钴、51.6mg噻吩-2，5-二羧酸即0.3mmol噻吩-2，5-二羧酸和15mLDMF溶液即0.03mmolDMF；2)将硝酸钴溶解于DMF溶液中，将溶液移入反应釜中，再向反应釜中加入噻吩-2，5-二羧酸；3)将反应釜密封，在393K下恒温48h，然后缓慢冷却至室温，过滤后用DMF溶液洗涤，得到紫色透明条状晶体，即为Co配位聚合物。实施例3一种钴配位聚合物磁性材料的制备方法，包括以下步骤：1)按照硝酸钴、噻吩-2，5-二羧酸和DMF的摩尔比为10:10:1的比例，称量109.492mg硝酸钴即0.4mmol硝酸钴、68.8mg噻吩-2，5-二羧酸即0.4mmol噻吩-2，5-二羧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钴配位聚合物磁性材料，其特征在于，所述钴配位聚合物磁性材料的化学式为：[Co3(tdc)3(DMF)3]·3DMF；其中，tdc为噻吩‑2，5‑二羧酸，DMF为N，N‑二甲基甲酰胺。

【技术特征摘要】
1.一种钴配位聚合物磁性材料，其特征在于，所述钴配位聚合物磁性材料的化学式为：[Co3(tdc)3(DMF)3]·3DMF；其中，tdc为噻吩-2，5-二羧酸，DMF为N，N-二甲基甲酰胺。2.根据权利要求1所述的一种钴配位聚合物磁性材料，其特征在于，钴配位聚合物磁性材料包括三核单元，三核单元由六个不同噻吩-2,5-二羧酸羧基上的氧原子与三个Co2+连接形成。3.根据权利要求2所述的一种钴配位聚合物磁性材料，其特征在于，三核单元包含三个Co2+离子，命名为Co1、Co2和Co3，Co1采取五配位的配位模式，Co1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一个DMF分子的氧原子进行配位；Co2采取六配位的配位模式，Co2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；Co3采取六配位的配位模式，Co3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DMF分子的两个氧原子进行配位。4.根据权利要求2所述的一种钴配位聚合物磁性材料，其特征在于，三核单元在ab平面中与六个tdc配体连接形成具有6连接的hxl二维层。5.根据权利要求1所述的一种钴配位聚合物磁性材料，其特征在于，噻吩-2，5-二羧酸离子配...

【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