一种铜基配位聚合物准聚轮烷晶体材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种铜基配位聚合物准聚轮烷晶体材料，该铜基配位聚合物准聚轮烷晶体材料的分子式为C

【技术实现步骤摘要】
Des.,2008,8,1932)。另一方面，由于配位聚合物常常能够形成结晶性良好的晶体，可以通过单晶X
‑
射线衍射从原子层面精确地确定其结构，因此配位聚合物是一个研究聚轮烷或准聚轮烷结构的良好平台。但是由于配位聚合物穿过配位环的分子往往也是与金属离子配位的配体分子，因此聚轮烷结构在配位聚合物中更为常见，而准轮烷结构则极为少见。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的上述问题，本专利技术提供了一种铜基配位聚合物准聚轮烷晶体材料及其制备方法与应用。本专利技术以硝酸铜和三(4
‑
联苯甲酸基胺)为原料，以DMF/水为溶剂，再加入少量的酸调节酸度，通过超声溶解和调节反应物比例、反应温度、酸的种类和浓度、反应时间等，制备出一种新型的一维配位聚合物准聚轮烷晶体材料，在碱性/酸性水溶液中可以实现释放和包载HBTCA的功能，用于HBTCA的识别与存储。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种铜基配位聚合物准聚轮烷晶体材料，铜基配位聚合物准聚轮烷晶体材料的分子式为C
126
H
97
Cu2N6O
21
；属于三斜晶系，晶胞参数为：；属于三斜晶系，晶胞参数为：α＝78.7040(10)
°
，β＝85.4270(10)
°
，γ＝81.1810(10)
°
。括号内数值表示误差范围。
[0007]所述铜基配位聚合物准聚轮烷晶体材料的化学式为[Cu2(HBTCA)2(DMF)2]·r/>(HBTCA)
·
DMF；其中HBTCA为HBTCA2‑
，表示三(4
‑
联苯甲酸基胺)脱去两个质子后的产物。
[0008]一种铜基配位聚合物准聚轮烷晶体材料的制备方法，制备方法的化学反应流程示意图如图2所示；所述制备方法包括如下步骤：
[0009](1)将硝酸铜和三(4
‑
联苯甲酸基胺)溶于DMF/水混合溶剂中，制得混合液；
[0010]硝酸铜和三(4
‑
联苯甲酸基胺)的质量比4:5～4:20；DMF/水混合溶剂中DMF与水的体积比为0.25:1～0.5:1。
[0011](2)将酸溶液逐滴滴加到步骤(1)所得的混合液中，之后置于聚四氟乙烯封闭套中放入高压反应釜，80～120℃下反应8～10h，冷却静置，得蓝色片状晶体，即所述铜基配位聚合物准聚轮烷晶体材料。
[0012]酸溶液的浓度为0.1～0.2mol/L，酸溶液中的溶质为硝酸、盐酸或硫酸；酸溶液中的溶剂为DMF/水混合溶剂，其中DMF与水的体积比为0.25:1～0.5:1。
[0013]酸溶液与步骤(1)所得混合液的体积比为1:8～6:8。
[0014]一种铜基配位聚合物准聚轮烷晶体材料的应用，用于三(4
‑
联苯甲酸基胺)的识别与存储。
[0015]具体地，将铜基配位聚合物准聚轮烷晶体材料浸没于碱性水溶液中(pH为9～11)，在室温条件放置数天后，将碱性水溶液过滤到圆底烧瓶中，旋干后获得HBTCA的固体，用核磁共振氢谱验证该固体是HBTCA的盐(HBTCA2‑
)。因此，实现了HBTCA的释放。将上述所得释放HBTCA后的铜基配位聚合物准聚轮烷晶体浸没于含有HBTCA的酸性水溶液中(pH为3～6)，在室温条件放置数天后，将含有HBTCA的酸性水溶液过滤到圆底烧瓶中，旋干后获得HBTCA的固体，用天平称重后检测到HBTCA的质量的减少。因此，实现了HBTCA的包载。
[0016]本专利技术有益的技术效果在于：
[0017]本专利技术新型的准聚轮烷结构在碱性/酸性水溶液中可以实现释放和包载HBTCA的功能，用于HBTCA的识别与存储。
[0018]本专利技术配合物中HBTCA2‑
与Cu
2+
配位形成一维链并形成聚合环状结构，同时每个环均包结HBTCA中的一个联苯单元构成的新型准聚轮烷结构。其中包载的HBTCA可以通过碱/酸的外界调控实现其羧酸盐型/羧酸型结构的调控，从而实现其与聚轮烷作用力的变化。因此，该准聚轮烷结构在碱性/酸性水溶液中可以实现释放和包载HBTCA的功能，用于HBTCA的识别与存储。该一维铜基配位聚合物准聚轮烷晶体材料结晶性好、具有较大孔道，具有对其他气体或有机分子的识别与存储的潜在应用，且制备方法具备简单、快速、高效、成本低、适于规模化制备。
附图说明
[0019]图1为现有大部分准聚轮烷的分子结构模型；
[0020]图2为本专利技术制备方法的反应流程示意图；
[0021]图3为本专利技术配合物中HBTCA2‑
与Cu
2+
配位形成一维链并形成聚合环状结构；
[0022]图4为本专利技术新型准聚轮烷结构。
具体实施方式
[0023]下面结合附图和实施例，对本专利技术进行具体描述。
[0024]实施例1
[0025]一种铜基配位聚合物准聚轮烷晶体材料的制备方法，制备方法的化学反应流程示意图如图2所示；所述制备方法包括如下步骤：
[0026](1)分别称取硝酸铜12mg和三(4
‑
联苯甲酸基胺)60mg放入盛有4mL的DMF/水混合溶剂(DMF与水的体积比为0.25:1)的玻璃瓶反应器中，超声，使其完全溶解，得混合液；
[0027](2)用硝酸配制浓度为0.1mol/L的酸溶液(溶剂为DMF/水混合溶剂，DMF与水的体积比为0.25:1)，将1mL酸溶液逐滴滴加到步骤(1)所得的混合液中，之后倒入玻璃瓶，摇匀，并将玻璃瓶至于聚四氟乙烯封闭套中放入高压反应釜，80℃下反应8h，冷却静置，得蓝色片状晶体，即所述铜基配位聚合物准聚轮烷晶体材料。结构如图1所示。单晶数据如表1所示。
[0028]表1
[0029][0030][0031]将本实施例所得铜基配位聚合物准聚轮烷晶体浸没于pH＝9的碱性水溶液中，在室温条件放置2天后，将碱性水溶液过滤到圆底烧瓶中，旋干后获得HBTCA的固体，用核磁共振氢谱验证该固体是HBTCA的盐(HBTCA2‑
)。因此，实现了HBTCA的释放。
[0032]将上述所得释放HBTCA后的铜基配位聚合物准聚轮烷晶体浸没于含有HBTCA的pH＝4的酸性水溶液中，在室温条件放置1.5天后，将含有HBTCA的酸性水溶液过滤到圆底烧瓶中，旋干后获得HBTCA的固体，用天平称重后检测到HBTCA的质量的减少。因此，实现了HBTCA的包载。
[0033]实施例2
[0034]一种铜基配位聚合物准聚轮烷晶体材料的制备方法，制备方法的化学反应流程示意图如图2所示；所述制备方法包括如下步骤：
[0035](1)分别称取硝酸铜12mg和三(4
‑
联苯甲酸基胺)60mg放入盛有8mL的DMF/水混合溶剂(DMF与水的体积比为2:5)的玻璃瓶反应器中，超声，使其完全溶解，得混合液；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜基配位聚合物准聚轮烷晶体材料，其特征在于，铜基配位聚合物准聚轮烷晶体材料的分子式为C
126
H
97
Cu2N6O
21
；属于三斜晶系，晶胞参数为：α＝78.7040(10)
°
，β＝85.4270(10)
°
，γ＝81.1810(10)
°
。2.根据权利要求1所述的铜基配位聚合物准聚轮烷晶体材料，其特征在于，化学式为[Cu2(HBTCA)2(DMF)2]
·
(HBTCA)
·
DMF；其中HBTCA为HBTCA2‑
，表示三(4
‑
联苯甲酸基胺)脱去两个质子后的产物。3.一种权利要求1所述铜基配位聚合物准聚轮烷晶体材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)将硝酸铜和三(4
‑
联苯甲酸基胺)溶于DMF/水...

【专利技术属性】
技术研发人员：章薇，李晚雪，元慧娟，马学芬，黄欣，
申请(专利权)人：南京晶立得科技有限公司，
类型：发明
国别省市：