一种阳离子型铝氧分子笼晶态物及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供了一种阳离子型铝氧分子笼晶态物及其制备方法和应用，所述阳离子型铝氧分子笼晶态物的分子式为[Al

【技术实现步骤摘要】
一种阳离子型铝氧分子笼晶态物及其制备方法和用途


[0001]本专利技术属于晶体材料制备
，具体涉及一种铝氧分子笼晶态物及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]铝是浅地壳层中第三丰富的元素，也是很多工业生产过程中的重要组分。大量的铝基材料已经由地球化学反应合成，例如：氧化铝、氢氧化铝、水软铝石。它们已经被广泛应用于水处理、催化、航空航天等领域。近几年，晶态铝氧团簇(AlOCs)吸引了大量研究人员的关注。其精确的原子结构、丰富的结构类型、使得人们可以从分子水平上模拟和研究铝氧化物。目前大量片状、环状、四面体类型的铝氧团簇已经被开发，它们在分子组装、环境污染物吸附、质子传导等领域都表现出潜在的应用价值。
[0003]作为一类多孔材料，笼状化合物在气体吸附、识别、工业催化等领域具有极大地应用前景。目前大量由过渡金属(Zn、Co、Fe、Pd、Ti、Zr)和稀土(Ln)构筑的分子笼已经被合成，但关于笼状铝氧团簇的制备及结构还未见报道。为此，有必要开发铝氧分子笼的合成方法和结构类型，并探索其可能的用途。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种阳离子型铝氧分子笼晶态物及其制备方法和用途。
[0005]本专利技术提出了如下技术方案：
[0006]本专利技术提供一种铝氧分子笼晶态物，所述铝氧分子笼晶态物的分子式为：
[0007][Al
24
(A)
12
(μ2‑
B)
24
(μ2‑
OH)
24
(μ3‑
OH)8]m+
·
(C
n
)
m
‑
[0008]其中，μ2‑
OH代表二连接的羟基,μ3‑
OH代表三连接的羟基；μ2‑
B代表二连接的B配体；
[0009]A相同或不同，彼此独立地选自C1
‑
C40的有机酸的残基；
[0010]B相同或不同，彼此独立地选自C1
‑
C40的有机醇的残基；
[0011]C相同或不同，彼此独立地选自游离的客体分子或离子；
[0012]n为客体分子或离子的数量，为1
‑
30之间的整数或者小数；
[0013]m为4。
[0014]根据本专利技术，所述铝氧分子笼晶态物中，所述μ2‑
OH、μ3‑
OH、μ2‑
B、A和Al构成带正电荷的铝氧分子笼。
[0015]根据本专利技术，μ2‑
OH代表2个Al与羟基中的2
‑
配位的O原子形成桥联配位；μ3‑
OH代表代表3个Al与羟基中的3
‑
配位的O原子形成桥联配位；μ2‑
B代表2个Al与B中的2
‑
配位的O原子形成桥联配位。
[0016]根据本专利技术，所述A相同或不同，彼此独立地选自苯甲酸的残基或含取代基的苯甲酸的残基中的至少一种。优选地，所述A选自苯甲酸的残基或含2位取代基的苯甲酸的残基。
[0017]根据本专利技术，所述“取代基”为本领域的常规取代基，例如选自羟基、C1‑6烷基、C1‑6烷氧基、氨基、硝基、羧基、苯基、卤素原子，优选为羟基、甲基、氨基或卤素原子，更优选为卤素原子。
[0018]示例性地，所述A相同或不同，彼此独立地选自苯甲酸的残基、2
‑
氟苯甲酸的残基、2
‑
氯苯甲酸的残基、2
‑
溴苯甲酸的残基、2
‑
碘苯甲酸的残基、2
‑
甲基苯甲酸的残基、2
‑
羟基苯甲酸的残基中的至少一种，优选为苯甲酸的残基。
[0019]根据本专利技术，所述B相同或不同，彼此独立地选自含1
‑
40个碳原子有机醇化合物的残基；优选地，选自含1
‑
4个碳原子的有机醇化合物的残基；更优选地，选自含1
‑
3个碳原子的有机醇化合物的残基；进一步优选地，选自含1
‑
2个碳原子的有机醇化合物的残基。
[0020]根据本专利技术，所述B相同或不同，彼此独立地选自乙醇的残基、正丙醇的残基、正丁醇的残基、异丙醇的残基、叔丁醇的残基、仲丁醇的残基、乙二醇的残基、苯甲醇的残基、苯酚的残基、1,5
‑
戊二醇的残基中的至少一种；优选为乙醇的残基。
[0021]根据本专利技术，优选地，所述n为1
‑
30之间的整数；更优选地，为1
‑
6之间的整数；进一步优选地，为1
‑
4之间的整数；更进一步优选地，为1
‑
2之间的整数。
[0022]根据本专利技术，所述C相同或不同，彼此独立地选自硝酸根、硫酸根、磷酸根、水分子、乙醇分子、正丙醇分子、乙醇盐、正丙醇盐、卤素离子、团簇分子、团簇离子中的至少一种；优选为硝酸根、水分子、乙醇分子中的至少一种。
[0023]需要说明的是，本专利技术中，所述“团簇”是由几个乃至上千个原子、分子或离子通过物理或化学结合力组成的相对稳定的微观或亚微观聚集体，其物理和化学性质随所含的原子数目而变化。优选地，若所述团簇为电中性，则为团簇分子。优选地，若所述团簇带正电荷或负电荷，即为团簇离子。优选地，所述团簇分子或离子例如为多酸、金纳米团簇、银纳米团簇、钛氧团簇、铝氧团簇、稀土团簇中的至少一种。
[0024]根据本专利技术，所述C在铝氧分子笼中呈游离状态。优选地，所述C游离存在于所述铝氧分子笼的内部和/或外部的面上。
[0025]根据本专利技术，所述铝氧分子笼晶态物为纯相的无色块状晶态物。
[0026]根据本专利技术，所述铝氧分子笼晶态物为有机
‑
无机杂化化合物。
[0027]根据本专利技术，所述铝氧分子笼晶态物的簇核尺寸为1.9
±
0.8nm，例如为1.9nm或1.98nm。
[0028]根据本专利技术，所述铝氧分子笼晶态物具有对称结构。
[0029]根据本专利技术，所述铝氧分子笼晶态物为24核簇，其外围由A、B配位得到。优选地，所述铝氧分子笼晶态物外围有六个面。优选地，所述铝氧分子笼晶态物的至少一个外围的面上捕获一个C。
[0030]示例性地，所述铝氧分子笼晶态物包括六个面，所述铝氧分子笼晶态物的六个面上各捕获一个C，所述C包括两个水分子、两个硝酸根离子以及两个乙醇分子。此外，该分子笼内部也可以捕获两个硝酸根客体。
[0031]根据本专利技术，所述铝氧分子笼晶态物的分子式为：
[0032][Al
24
(A)
12
(μ2‑
B)
24
(μ2‑
OH)
24
(μ3‑
OH)8]4+
·
(C
n
)4‑
[0033]其中，A为苯甲酸的残基；B为乙醇的残基；C包括四个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝氧分子笼晶态物，其特征在于，所述铝氧分子笼晶态物的分子式为：[Al
24
(A)
12
(μ2‑
B)
24
(μ2‑
OH)
24
(μ3‑
OH)8]
m+
·
(C
n
)
m
‑
，其中，μ2‑
OH代表二连接的羟基,μ3‑
OH代表三连接的羟基；μ2‑
B代表二连接的B配体；A相同或不同，彼此独立地选自C1
‑
C40的有机酸的残基；B相同或不同，彼此独立地选自C1
‑
C40的有机醇的残基；C相同或不同，彼此独立地选自游离的客体分子或离子；n为客体分子或离子的数量，为1
‑
30之间的整数或者小数；m为4。2.根据权利要求1所述的铝氧分子笼晶态物，其特征在于，所述A相同或不同，彼此独立地选自苯甲酸的残基或含取代基的苯甲酸的残基中的至少一种。优选地，所述A选自苯甲酸的残基或含2位取代基的苯甲酸的残基。优选地，所述取代基选自羟基、C1‑6烷基、C1‑6烷氧基、氨基、硝基、羧基、苯基、卤素原子，优选为羟基、甲基、氨基或卤素原子。优选地，所述A相同或不同，彼此独立地选自苯甲酸的残基、2
‑
氟苯甲酸的残基、2
‑
氯苯甲酸的残基、2
‑
溴苯甲酸的残基、2
‑
碘苯甲酸的残基、2
‑
甲基苯甲酸的残基、2
‑
羟基苯甲酸的残基中的至少一种，优选为苯甲酸的残基。3.根据权利要求1或2所述的铝氧分子笼晶态物，其特征在于，所述B相同或不同，彼此独立地选自含1
‑
4个碳原子有机醇化合物的残基。优选地，所述B相同或不同，彼此独立地选自乙醇的残基、正丙醇的残基、正丁醇的残基、异丙醇的残基、叔丁醇的残基、仲丁醇的残基、乙二醇的残基、苯甲醇的残基、苯酚的残基、1,5
‑
戊二醇的残基中的至少一种。优选地，所述n为1
‑
30之间的整数。优选地，所述C相同或不同，彼此独立地选自硝酸根、硫酸根、磷酸根、水分子、乙醇分子、正丙醇分子、乙醇盐、正丙醇盐、卤素离子、团簇分子、团簇离子中的至少一种；优选为硝酸根、水分子、乙醇分子中的至少一种。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的铝氧分子笼晶态物，其特征在于，所述铝氧分子笼晶态物为纯相的无色块状晶态物。优选地，所述铝氧分子笼晶态物为有机
‑
无机杂化化合物。优选地，所述铝氧分子笼晶态物的簇核尺寸为1.9
±
0.8nm。优选地，所述铝氧分子笼晶态物具有对称结构。优选地，所述铝氧分子笼晶态物为24核簇，其外围由A、B配位得到。优选地，所述铝氧分子笼晶态物有六个面。优选地，所述铝氧分子笼晶态物的至少一个面上捕获一个C。优选地，所述铝氧分子笼晶态物的分子式为：[Al
24
(A)
12
(μ2‑
B)
24
(μ2‑
OH)
24
(μ3‑
OH)8]
4+
·
(C
n
)4‑
，其中，A为苯甲酸的残基；B为乙醇的残基；C包括四个硝酸根、两个乙醇分子和两个水分子。5.根据权利要求1
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：张健，方伟慧，刘雅洁，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：