一种三维金属镉配位聚合物及其制备方法技术

本发明专利技术属于配合物制备技术领域，公开了一种三维金属镉配位聚合物，该三维金属镉配位聚合物的化学式为：[Cd(L)(BPEB)]

【技术实现步骤摘要】
一种三维金属镉配位聚合物及其制备方法
本专利技术属于配合物制备
，具体涉及一种三维金属镉配位聚合物及其制备方法。
技术介绍
近几年虽然随着MOFs材料迅速发展，大量结构多变和性能独特的MOFs被一一合成出来，但对具有特定功能和结构的MOF材料的可控合成与定向组装仍是晶体工程领域亟待解决的问题之一。在外界条件改变的同时，自身结构也会发生改变，常规反应条件下很难合成特定的MOFs。原有的MOFs材料气体存在吸附率低，稳定性差等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种三维金属镉配位聚合物及其制备方法，解决了该类材料在气体吸附率低，稳定性差的问题。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种三维金属镉配位聚合物，该三维金属镉配位聚合物的化学式为：[Cd(L)(BPEB)]n，其中，L为5-氨基间苯二甲酸阴离子，BPEB为1，4-双[2-(4'-吡啶基)乙烯基]苯。进一步，该三维金属镉配位聚合物的结构单元属于单斜晶系，空间群为P21/c，分子式为C28H21CdN3O4，晶胞参数：β＝107.005(5)°，进一步，所述三维金属镉配位聚合物的重复单元为非互穿的呈三维柱状框架结构，重复单元由一个双核Cd2+离子簇与四个L2-配体和四个BPEB配体连接形成。进一步，三维金属镉配位聚合物的热分解温度达到300℃。本专利技术还公开了所述的三维金属镉配位聚合物的制备方法，包括以下步骤：1)将Cd-L-BPY与BPEB按摩尔比为1～3：1～3的比例加入到溶剂中，搅拌混合，得到混合溶液；2)将混合溶液在90-120℃条件下反应48-96h，反应结束后得到三维金属镉配位聚合物。进一步，步骤1)中，混合时升温至100℃。进一步，步骤2)中，溶剂采用DMF溶液或者DMA溶液。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术公开了一种三维金属镉配位聚合物及其制备方法，将Cd-L-BPY加入到含有外加有机配体BPEB的溶液中，通过溶剂热法使BPEB配体替换母体中的BPY，得到与母体骨架相同的新的配位聚合物Cd-L-BPEB。本专利技术采用溶剂辅助连接体交换策略，用长的有机配体替换掉短的有机配体，得到新的配合物。新的配合物由于配体的长度大幅度增加，使得结构的孔腔增大，气体吸附量明显增强；新的配合物三维框架结构可以稳定到300℃，相较于之前的材料，它的稳定性也有大幅度的增强，使得它在催化方面也有很大的应用。配体交换前后MOF的主体框架未变，但是连接体的尺寸确减少了很多，通过溶剂辅助连接体交换法，在不改变框架的基础上实现了晶胞尺寸的最大缩小，可作为进一步探索新的SSALE反应的指南，实现更高的倍数晶格收缩或膨胀。所选的配体与过渡金属离子形成层柱状结构，金属离子镉与羧基形成双核金属簇，通过刚性辅助配体连接实现了在高维MOFs结构中BPY配体的近距离“面对面”排列，配体交换的方法为实现MOFs结构中烯键的近距离平行排列提供了更高的可能性，从分子水平上解决MOFs领域可控合成与定向组装的科学问题。本专利技术有助于进一步揭示配位聚合物固态结构转变材料内部分子间作用断开和形成的规律，为可控设计和合成具有特定结构和功能的多孔配位聚合物提供实验论证和理论参考依据。促进了MOFs材料在结构转变和性能研究方向的发展，也为以后该领域的研究提供了较为可行的思路。附图说明图1为本专利技术配合物Cd-L-BPEB的配位环境示意图(省略了所有的氢原子)；图2为本专利技术配合物Cd-L-BPEB中3D柱状层结构的柱层由BPEB配体形成；图3为本专利技术配合物Cd-L-BPEB通过顺序溶剂辅助连接体交换的结构转变示意图；图4为本专利技术配合物Cd-L-BPEB的实测PXRD与模拟的PXRD示意图；图5为本专利技术配合物Cd-L-BPEB的热重分析图；图6为本专利技术配合物Cd-L-BPEB和Cd-L-BPY的N2的吸附量对比图。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1一种三维金属镉配位聚合物的制备方法，包括以下步骤：1)将Cd-L-BPY与BPEB按摩尔比为1：1的比例加入到4mLDMF溶剂中，在温度为100℃条件下搅拌混合，得到混合溶液；2)将混合溶液转移到水热反应釜中进行溶剂热反应，反应结束得到Cd-L-BPEB，在90℃下反应72小时。该实施例可获得产率为75％的[Cd(L)(BPEB)]n配位聚合物材料。实施例2一种三维金属镉配位聚合物的制备方法，包括以下步骤：1)将Cd-L-BPY与BPEB按摩尔比为1：2的比例加入到DMA溶剂中，在温度为100℃条件下搅拌混合，得到混合溶液；2)将步骤1)所述的混合溶液转移到水热反应釜中进行溶剂热反应，反应结束得到Cd-L-BPEB，在100℃下反应48小时。该实施例可获得产率为79％的[Cd(L)(BPEB)]n配位聚合物材料。实施例3一种三维金属镉配位聚合物的制备方法，包括以下步骤：1)将Cd-L-BPY与BPEB按摩尔比为3：2的比例加入到DMF溶剂中，在温度为100℃条件下搅拌混合，得到混合溶液；2)将步骤1)所述的混合溶液转移到水热反应釜中进行溶剂热反应，反应结束得到Cd-L-BPEB，在120℃下反应96小时。该实施例可获得产率为80％的[Cd(L)(BPEB)]n配位聚合物材料。实施例41)将Cd-L-BPY与BPEB按摩尔比为2：3的比例加入到DMF溶剂中，在温度为100℃条件下搅拌混合，得到混合溶液；2)将步骤1)所述的混合溶液转移到水热反应釜中进行溶剂热反应，反应结束得到Cd-L-BPEB，在100℃下反应72小时。该实施例3可获得产率为71％的[Cd(L)(BPEB)]n配位聚合物材料。本专利技术制备的三维金属镉配位聚合物，化学式为：[Cd(L)(BPEB)]n，其中：L为5-氨基间苯二甲酸阴离子，BPEB为1，4-双[2-(4'-吡啶基)乙烯基]苯。该配位聚合物的结构单元属于单斜晶系，空间群为P21/c，分子式为C28H21CdN3O4，分子量为575.88，晶胞参数：β＝107.005(5)°，如图1-图2所示，所述配位聚合物的结构为：每个双核Cd2+离子簇与四个L2-配体和四个BPEB配体连接，从而形成了一个非互穿的呈柱状框架结构。如图3所示，可以看到通过溶剂热法使BPEB配体替换母体中的4，4'-联吡啶(4，4'-Bipyridine，BPY)，得到与母体骨架相同的新的配位聚合物Cd-L-BPEB。在配体交换的过程中，MOF的主体框架未发生改变，说明此配合物框架比较稳定，不易坍塌，以致于它在很多催化，吸附，电学等方面都有很大的应用。如图4所示，测试合成材料Cd-L-BPEB所得到的衍射峰与用单晶数据模拟出来的衍射峰都完全对应，说明合成的材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维金属镉配位聚合物，其特征在于，该三维金属镉配位聚合物的化学式为：[Cd(L)(BPEB)]

【技术特征摘要】
1.一种三维金属镉配位聚合物，其特征在于，该三维金属镉配位聚合物的化学式为：[Cd(L)(BPEB)]n，其中，L为5-氨基间苯二甲酸阴离子，BPEB为1，4-双[2-(4'-吡啶基)乙烯基]苯。


2.根据权利要求1所述的一种三维金属镉配位聚合物，其特征在于，该三维金属镉配位聚合物的结构单元属于单斜晶系，空间群为P21/c，分子式为C28H21CdN3O4，晶胞参数：β＝107.005(5)°，


3.根据权利要求1所述的一种三维金属镉配位聚合物，其特征在于，所述三维金属镉配位聚合物的重复单元为非互穿的呈三维柱状框架结构，重复单元由一个双核Cd2+离子簇与四个L2-配体和四个BPEB配体连接形成。


4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹丽慧，唐于雯，周家成，王旭，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61