分离氙气/氪气混合气体的镍配位聚合物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及配位化学领域，具体涉及一种分离氙气/氪气混合气体的镍配位聚合物及其制备方法。该镍配位聚合物的化学式为{[Ni2(μ2‑

【技术实现步骤摘要】
分离氙气/氪气混合气体的镍配位聚合物及其制备方法


[0001]本专利技术属于配位化学领域，具体涉及可选择性吸附分离氙气/氪气混合气体的多孔配位聚合物及其制备方法。

技术介绍

[0002]高纯度氙气和氪气作为一种非常有价值的气体，广泛应用于半导体、电子、照明、激光、航天器推进剂、以及医学成像等方面。目前，高纯度的氙气和氪气主要是通过低温空气分离的副产品中获得，由于氙气和氪气的大小接近(氙气，氪气，)，其得到的主要是20/80(体积比)的氙气和氪气的混合物，它必须经过进一步的分离才能得到高纯度的氙气和氪气。目前低温蒸馏技术是分离氙气和氪气最成熟的技术，但其能耗大，成本高，因此，迫切需要开发一种有效的分离氙气和氪气的节能替代技术。而吸附分离技术因其能耗小且成本低，受到人们广泛关注，但传统的固体多孔吸附剂，如活性炭和沸石，由于其对氙气和氪气的吸附能力低且选择性差，限制了其应用。因此，研究出具有低能耗、无污染，并且能够实现氙气在氪气的选择性吸附分离的材料，对于可持续能源发展和绿色工业应用具有重要的意义。

技术实现思路

[0003]针对
技术介绍
中提到的问题，本专利技术提供一种能够分离氙气/氪气混合气体的镍配位聚合物及其制备方法。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案。
[0005]本专利技术提供的一种镍配位聚合物，化学式为{[Ni2(μ2‑
O)
·
(C
14
H4O4F4)
·
(C
18
N6H
>12
)2]}，其中，C
14
H4O4F4代表3,3',5,5'
‑
四氟联苯
‑
4,4'
‑
二甲酸阴离子，C
18
N6H
12
代表2,4,6
‑
三(4
‑
吡啶)
‑
1,3,5
‑
三嗪；所述镍配位聚合物属于正交晶系，空间群为Cmc21；单胞参数为数为α＝90
°
，β＝90
°
，γ＝90
°
，Z＝4。
[0006]上述的镍配位聚合物的制备方法，包括以下步骤：将硝酸镍、3,3',5,5'
‑
四氟联苯
‑
4,4'
‑
二甲酸、2,4,6
‑
三(4
‑
吡啶)
‑
1,3,5
‑
三嗪和酸混合，再放入盛有有机溶剂的高压反应釜中，然后在353～383K下反应，得到所述的镍配位聚合物。
[0007]具体反应式可以为：
[0008]C
14
H6O4F4(3,3',5,5'
‑
四氟联苯
‑
4,4'
‑
二羧酸)+2C
18
N6H
12
(2,4,6
‑
三(4
‑
吡啶)
‑
1,3,5
‑
三嗪)+2Ni(NO3)2+H2O
→
4HNO3+{[Ni2(μ2‑
O)
·
(C
14
H4O4F4)
·
(C
18
N6H
12
)2]}
[0009]其中，3,3',5,5'
‑
四氟联苯
‑
4,4'
‑
二甲酸和2,4,6
‑
三(4
‑
吡啶)
‑
1,3,5
‑
三嗪为有机配体，3,3',5,5'
‑
四氟联苯
‑
4,4'
‑
二甲酸的化学结构式如下式Ⅰ所示，2,4,6
‑
三(4
‑
吡啶)
‑
1,3,5
‑
三嗪的化学结构式如下式Ⅱ所示：
[0010][0011]优选的，硝酸镍、3,3',5,5'
‑
四氟联苯
‑
4,4'
‑
二甲酸和2,4,6
‑
三(4
‑
吡啶)
‑
1,3,5
‑
三嗪中，所述的硝酸镍的摩尔量占比百分数为35％～50％、3,3',5,5'
‑
四氟联苯
‑
4,4'
‑
二甲酸摩尔量占比百分数为10％～30％，2,4,6
‑
三(4
‑
吡啶)
‑
1,3,5
‑
三嗪的摩尔量占比百分数为30％～45％。
[0012]优选的，所述的硝酸镍、3,3',5,5'
‑
四氟联苯
‑
4,4'
‑
二甲酸、2,4,6
‑
三(4
‑
吡啶)
‑
1,3,5
‑
三嗪的摩尔比为2:1:2。
[0013]优选的，所述有机溶剂是由N,N
‑
二甲基甲酰胺和乙醇组成。
[0014]优选的，所述有机溶剂中N,N
‑
二甲基甲酰胺与乙醇的体积比为1:1。
[0015]优选的，所述的酸为三氟乙酸或醋酸或氟硼酸。
[0016]优选地，所述的酸为氟硼酸，所述氟硼酸与N,N
‑
二甲基甲酰胺的体积比为1:19。
[0017]上述的镍配位聚合物，可以用于分离氙气/氪气混合气体。有机配体3,3',5,5'
‑
四氟联苯
‑
4,4'
‑
二甲酸和2,4,6
‑
三(4
‑
吡啶)
‑
1,3,5
‑
三嗪具有共轭的苯环且分别具有强配位能力的氧原子和氮原子，可以合出具有新颖结构和特殊功能的多孔配位聚合物；同时3,3',5,5'
‑
四氟联苯
‑
4,4'
‑
二甲酸配体上的氟原子可作为吸附位点，调控与不同气体分子的作用力而达到分离气体的目的。
[0018]本专利技术的有益效果：
[0019](1)通过在有机配体的特定位置引入特定的基团，合理的调节表面环境和孔隙结构，制备得到一种能够实现氙气在氪气的选择性吸附分离的镍配位聚合物；
[0020](2)提供了一种镍配位聚合物，其制备方法简单、易操作、原料来源充足、产率较高、稳定性好，适合扩大化生产的要求；
[0021](3)该镍配位聚合物可选择性吸附分离氙气/氪气混合气体，且分离性好，对氙气/氪气混合气体(摩尔比为20:80)的选择性分离系数为5～7。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实施例1的镍配位聚合物的分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镍配位聚合物，其特征在于：化学式为{[Ni2(μ2‑
O)
·
(C
14
H4O4F4)
·
(C
18
N6H
12
)2]}，其中，C
14
H4O4F4代表3,3',5,5'
‑
四氟联苯
‑
4,4'
‑
二甲酸阴离子，C
18
N6H
12
代表2,4,6
‑
三(4
‑
吡啶)
‑
1,3,5
‑
三嗪。所述镍配位聚合物属于正交晶系，空间群为Cmc21；单胞参数为；单胞参数为α＝90
°
，β＝90
°
，γ＝90
°
，Z＝4。2.根据权利要求1所述的镍配位聚合物的制备方法，包括以下步骤：将硝酸镍、3,3',5,5'
‑
四氟联苯
‑
4,4'
‑
二甲酸、2,4,6
‑
三(4
‑
吡啶)
‑
1,3,5
‑
三嗪和酸混合，再放入盛有有机溶剂的高压反应釜中，然后在353～383K下反应，得到所述的镍配位聚合物；优选地，硝酸镍、3,3',5,5'
‑
四氟联...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉玲，付兴平，刘庆燕，
申请(专利权)人：江西师范大学，
类型：发明
国别省市：