一种Ni的金属-有机骨架材料及其制备方法和用途技术

一种Ni的金属

【技术实现步骤摘要】
一种Ni的金属
‑
有机骨架材料及其制备方法和用途


[0001]本专利技术涉及晶态材料，特别涉及金属
‑
有机配位聚合物材料，具体属于一种基于三角形吡唑羧酸配体的Ni的金属
‑
有机骨架材料及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]化石能源不仅造成环境污染,而且二氧化碳过量排放导致全球变暖。为了应对这一挑战,可再生/清洁能源的探索以及二氧化碳的再利用得到全球科学家们的关注,其中碳捕获,能源相关小分子活化和CO2资源化利用一直是化学家研究的热点。金属
‑
有机骨架(metal
‑
organic frameworks，MOFs)，因为其具有较高的比表面积，在气体吸附与储存、催化、等方面的潜在应用以及迷人的结构和多种多样的拓扑构型，受到了科研工作者广泛的关注。金属
‑
有机骨架是由无机金属节点(金属簇)和有机配体连接体自组装构筑的具有周期性网络结构的晶态多孔材料。相比于其他的多孔化合物，MOFs的结构与合成方案具有更灵活的可设计性和可调控性。
[0003]吡唑羧酸类配体可以提供同时包括吡唑和羧酸的多个配位位点并且可以形成不同的配位模式；该配体中存在一个羧基基团和两个吡唑基，使其在合成MOFs的过程中可以与NI
‑
离子形成不同的金属簇单元。这不仅可以增加配位聚合物框架结构的稳定性，同时亦可以加强配合物骨架与CO2气体的相互作用，可以最为催化剂催化CO2环加成反应，具有一定的应用价值。
专利技术内容
[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于三角形吡唑羧酸配体的Ni的金属
‑
有机骨架材料及其制备方法和用途。
[0005]本专利技术的一种基于三角形吡唑羧酸配体的Ni的金属
‑
有机骨架材料，其特征在于，化学分子式为[Ni(HDBPC)(H2O)2]，H3DBPC为有机配体3,5
‑
二(1H
‑
吡唑
‑4‑
基)
‑
[1,1
’‑
联苯]‑4‑
羧酸。
[0006]从骨架连接构筑的角度，该金属
‑
有机骨架的晶体结构属于单斜晶系，空间群为C2/c，晶胞参数为：α＝γ＝90
°
,β＝93
°
。
[0007]该金属
‑
有机骨架中，每个Ni
2+
和2个轴向的水分子中的O原子以及4个来自不同配体的吡唑基N原子配位，形成八面体构型；每个配体连接2个金属Ni
2+
，配体的吡唑基以μ1
‑
η1:η0的配位模式连接Ni
2+
；该金属
‑
有机骨架通过同一个配体上两个不同吡唑上的N原子与金属形成一维链状结构。
[0008]从拓扑学角度看，若将该金属
‑
有机骨架中的金属以及吡唑羧酸配体简化成节点，则该金属
‑
有机骨架可简化成一个四连接的链状结构，其施莱夫利符号(symbol)为(4
·2)(4)2，属于ttd类型的拓扑。
[0009]其中三角形吡唑羧酸配体为3,5
‑
二(1H
‑
吡唑
‑4‑
基)
‑
[1,1
’‑
联苯]‑4‑
羧酸(H3DPBC)，化学结构式如下所示：
[0010][0011]该配体中同时包含吡唑与羧酸两种官能团；配体中的苯甲酸与两个吡唑环之间的夹角均为120
°
，而两个吡唑环之间的夹角也为120
°
。
[0012]本专利技术的三角形吡唑羧酸配体的合成方法，包括以下步骤：
[0013]先是(3,5
‑
二溴苯基)硼酸与4
‑
碘苯甲酸甲酯反应，得到3,5
‑
二溴
‑
[1,1
’‑
联苯]‑4‑
羧酸酯；
[0014]再将上一步骤得到的3,5
‑
二溴
‑
[1,1
’‑
联苯]‑4‑
羧酸酯和1
‑
(4
‑
甲氧苄基)
‑
吡唑硼酸酯、碳酸钾、四三苯基膦钯、1,4
‑
二氧六环加入到反应器中，密封，抽真空，惰性气体保护，加热反应得3,5
‑
二(1
‑
(4
‑
甲氧苄基)
‑
1H
‑
吡唑
‑4‑
基)
‑
[1,1
’‑
联苯]‑4‑
羧酸酯；
[0015]最后将3,5
‑
二(1
‑
(4
‑
甲氧苄基)
‑
1H
‑
吡唑
‑4‑
基)
‑
[1,1
’‑
联苯]‑4‑
羧酸酯与盐酸乙醇溶液回流反应；反应完成后，进一步在氢氧化钠、水、甲醇和四氢呋喃中水解，抽滤得3,5
‑
二(1H
‑
吡唑
‑4‑
基)
‑
[1,1
’‑
联苯]‑4‑
羧酸。
[0016]本专利技术金属
‑
有机骨架材料的合成方法，包括以下步骤：
[0017]密封条件下，有机配体3,5
‑
二(1H
‑
吡唑
‑4‑
基)
‑
[1,1
’‑
联苯]‑4‑
羧酸(H3DPBC)与氯化镍(NiCl2·
6H2O)在N,N
‑
二甲基甲酰胺和去离子水的混合溶液中，经由溶剂热反应得到金属
‑
有机骨架材料的晶体。
[0018]其中有机配体3,5
‑
二(1H
‑
吡唑
‑4‑
基)
‑
[1,1
’‑
联苯]‑4‑
羧酸(H3DPBC)与氯化镍的摩尔比为1:(1～3)，每0.03mmol的氯化镍对应1mL～4mL的N,N
‑
二甲基甲酰胺和0.1mL～1.6mL的去离子水，所述热反应的温度为80～150℃，反应时间为12～48小时。
[0019]与现有技术相比本专利技术的有益效果：本专利技术所合成的有机配体属于新型的三角形吡唑羧酸配体，本专利技术制备的金属
‑
有机骨架材料稳定性好，该材料在环氧丙烷与二氧化碳环加成反应中表现出良好的催化性能，表明该材料在分子磁学和催化等能方面具有潜在的应用价值。
附图说明
[0020]图1为合成该金属
‑
有机骨架材料的吡唑羧酸配本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种吡唑羧酸有机配体，其特征在于，结构式为：2.按照权利要求1所述的吡唑羧酸有机配体的制备方法，其特征在于，步骤如下：先将(3,5
‑
二溴苯基)硼酸与4
‑
碘苯甲酸甲酯反应，得到3,5
‑
二溴
‑
[1,1
’‑
联苯]
‑4‑
羧酸酯；再将上一步骤得到的3,5
‑
二溴
‑
[1,1
’‑
联苯]
‑4‑
羧酸酯和1
‑
(4
‑
甲氧苄基)
‑
吡唑硼酸酯、碳酸钾、四(三苯基膦)钯、1,4
‑
二氧六环加入到反应器中，密封，抽真空，惰性气体保护，加热反应得3,5
‑
二(1
‑
(4
‑
甲氧苄基)
‑
1H
‑
吡唑
‑4‑
基)
‑
[1,1
’‑
联苯]
‑4‑
羧酸酯；最后将3,5
‑
二(1
‑
(4
‑
甲氧苄基)
‑
1H
‑
吡唑
‑4‑
基)
‑
[1,1
’‑
联苯]
‑4‑
羧酸酯与盐酸乙醇溶液回流反应；反应完成后，进一步在氢氧化钠、水、甲醇和四氢呋喃的混合溶液中水解，抽滤得3,5
‑
二(1H
‑
吡唑
‑4‑
基)
‑
[1,1
’‑
联苯]
‑4‑
羧酸。3.一种基于三角形吡唑羧酸配体的Ni的金属
‑
有机骨架材料，其特征在于，化学分子式为[Ni(HDBPC)(H2O)2]，H3DBPC为3,5
‑
二(1H
‑
吡唑
‑4‑
基)

【专利技术属性】
技术研发人员：李亚平，张晓霞，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：