一种双金属MOF材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种双金属MOF材料，是一种具有铜镧双金属结构的MOF材料，通过La离子与APA配体配位形成2维层状结构，通过Cu离子与4,4

【技术实现步骤摘要】
一种双金属MOF材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及有机金属材料
，具体涉及的是一种双金属MOF材料及其制备方法和在发光领域中的应用。

技术介绍

[0002]固态照明技术的飞速发展需要具有高效且稳定发光的新材料的支持，尤其是依靠蓝光泵浦的红色荧光体来改善光质量。因此开发蓝光激发的红色荧光材料是新材料研究领域的热点之一。
[0003]作为一类利用多官能团有机配体和金属或金属团簇连接节点构建的金属有机配合物(MOFs)，MOFs不仅因其优美的拓扑结构、多金属位点以及其可调节性、可裁剪性，而且因其在光催化、药物的缓释、生物传感、分子分离等领域的应用，使其成为一个热点研究领域。为进一步提高MOFs材料的应用性能，在其框架结构中可采用引入第二种金属，即制备双金属MOFs，许多研究表明在MOFs框架结构中引入第二种金属节点可有效提高该MOFs材料的表现性能，这是两种金属所展现出的协同作用优于单一金属MOFs材料。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的之一在于提供一种双金属MOF材料，是一种具有铜镧双金属结构的MOF材料，金属中心通过有机配体相连接，结构规律且稳定。
[0005]本专利技术的目的之二在于提供该双金属MOF材料的制备方法，制备过程简单，反应条件温和。
[0006]本专利技术的目的之三在于提供该双金属MOF材料的应用，该材料在405nm蓝光的激发下，在700nm处呈荧光发射峰，且具有较高的热稳定性，可应用于发光材料的制作。
[0007]为了达成上述目的，本专利技术的解决方案是：
[0008]一种双金属MOF材料，所述双金属MOF材料的化学结构式为{[LaCu2(4
‑
bipy)2(APA)2(H2O)(NO3)]·
H2O}
n
，所述双金属MOF材料属于单斜晶系，所述双金属MOF材料的空间群为P
‑
1(2)，所述双金属MOF材料的晶胞参数为：1(2)，所述双金属MOF材料的晶胞参数为：α＝81.35(0)
°
，β＝82.66(0)
°
，γ＝71.66(0)
°
，所述化学结构式中，所述APA是由含氮的二元有机羧酸H2APA脱去两个氢得到，所述H2APA的结构如式Ⅰ所示，所述4
‑
bipy为4,4
‑
联吡啶配体，其结构式如II所示。
[0009][0010]所述双金属MOF材料的晶体结构包括若干个重复单元，每个重复单元由一个La
3+
、两个Cu
+
、两个APA配体、两个4,4
‑
联吡啶配体、一个NO
3—
、一个H2O配体和一个游离H2O组成，其中，La
3+
分别与6个APA配体的羧基上的其中9个氧原子配位，如式III所示，配位数为9，两个Cu
+
分别记为Cu1离子和Cu2离子，Cu1离子分别与两个4,4
‑
联吡啶上的其中一个N原子、NO
3—
的一个O原子以及H2O配体中的O原子配位，Cu1离子的配位数为4，Cu2离子分别与两个4,4
‑
联吡啶上的另一个N原子、一个APA配体上的1个氧原子配位，Cu2离子的配位数为3，La
3+
和Cu2通过分别与APA上的氧配位，在空间上交错排列，从而形成三维MOF结构。
[0011][0012]该双金属MOF材料的制备方法，是以5
‑
乙酰氨基间苯二酸、4,4
‑
联吡啶、La(NO3)3和Cu(NO3)2作为原料，以N,N
‑
二甲基甲酰氨和水的混合溶液作为溶剂，用溶剂热法制备而成。
[0013]该双金属MOF材料的制备方法，包括以下步骤：
[0014]步骤1、先将5
‑
乙酰氨基间苯二酸、4,4
‑
联吡啶、La(NO3)3和Cu(NO3)2分别混合于所述溶剂中，形成反应体系，所述5
‑
乙酰氨基间苯二酸、4
‑
4联吡啶、La(NO3)3和Cu(NO3)2的物质的量的比为3:2～3:2～3:3，所述溶剂中，N,N
‑
二甲基甲酰氨与水的体积比为3:16～18；La(NO3)3与溶剂的用量比为0.2～0.3mmol:7～9.5mL；
[0015]步骤2、然后在室温下，将所述反应体系搅拌5～10min，置于密闭容器中；
[0016]步骤3、然后将所述密闭容器置于135～140℃下反应10～12小时，最后自然冷却、过滤、洗涤、干燥，得到片状晶体，即得到所述双金属MOF材料。
[0017]步骤1中，5
‑
乙酰氨基间苯二酸是由5
‑
氨基间苯二酸酰基化制备的，方法如下：称取2.0g 5
‑
氨基间苯二甲酸于50mL的圆底烧瓶中，量取6mL的乙酸酐，加入5～8滴浓硫酸，充分混合均匀，在磁力搅拌下、90℃水浴中反应0.5～1小时，趁热倒入20mL冷蒸馏水，边倒边搅拌，生成沉淀，抽滤，用水洗涤，干燥得到5
‑
乙酰氨基间苯二酸配体。
[0018]步骤3中，所述洗涤是先用DMF溶液洗涤，然后用水进行洗涤，所述干燥是在25～50℃下干燥4～6小时。
[0019]所述双金属MOF材料应用于发光材料的制作。
[0020]采用上述技术方案后，本专利技术一种双金属MOF材料，是一种具有铜镧双金属结构的MOF材料，通过La离子与APA配体配位形成2维层状结构，通过Cu离子与4,4
‑
联吡啶配体配位形成一条链状结构，之后因为La离子和Cu2离子分别与APA上的氧配位，将2维层和分子链连接起来，形成三维MOF结构，结构规律且稳定。
[0021]该双金属MOF材料的制备方法，制备过程简单，反应条件温和。制备得到的双金属MOF材料在405nm蓝光的激发下，在700nm处呈荧光发射峰，且具有较高的热稳定性，可应用于发光材料的制作。
附图说明
[0022]图1为实施例2制备的双金属MOF材料的单晶解析图；
[0023]图2为实施例2制备的双金属MOF材料的X射线粉末衍射测试结果和单晶模拟结果的特征峰对比图；
[0024]图3为实施例2制备得到的双金属MOF材料的傅里叶变换红外图；
[0025]图4为实施例2制备得到的双金属MOF材料的热重谱图；
[0026]图5为实施例2制备得到的双金属MOF材料的荧光图(图中Ex代表激发波长，Em代表发射波长)。
具体实施方式
[0027]为了进一步解释本专利技术的技术方案，下面通过具体实施例来对本专利技术进行详细阐述。
[0028]一、双金属MOF材料的制备
[0029]实施例1
[0030]5‑
乙酰氨基间苯二酸配体的制备：
[0031]称取2.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双金属MOF材料，其特征在于：所述双金属MOF材料的化学结构式为{[LaCu2(4
‑
bipy)2(APA)2(H2O)(NO3)]
·
H2O}
n
，所述双金属MOF材料属于单斜晶系，所述双金属MOF材料的空间群为P
‑
1(2)，所述双金属MOF材料的晶胞参数为：1(2)，所述双金属MOF材料的晶胞参数为：α＝81.35(0)
°
，β＝82.66(0)
°
，γ＝71.66(0)
°
，所述化学结构式中，所述APA是由含氮的二元有机羧酸H2APA脱去两个氢得到，所述H2APA的结构如式Ⅰ所示，所述4
‑
bipy为4,4
‑
联吡啶配体，其结构式如II所示。2.根据权利要求1所述的一种双金属MOF材料，其特征在于：所述双金属MOF材料的晶体结构包括若干个重复单元，每个重复单元由一个La
3+
、两个Cu
+
、两个APA配体、两个4,4
‑
联吡啶配体、一个NO
3—
、一个H2O配体和一个游离H2O组成，其中，La
3+
分别与6个APA配体的羧基上的其中9个氧原子配位，如式III所示，配位数为9，两个Cu
+
分别记为Cu1离子和Cu2离子，Cu1离子分别与两个4,4
‑
联吡啶上的其中一个N原子、NO
3—
的一个O原子以及H2O配体中的O原子配位，Cu1离子的配位数为4，Cu2离子分别与两个4,4
‑
联吡啶上的另一个N原子、一个APA配体上的1个氧原子配位，Cu2离子的配位数为3，La
3+
和Cu2通过分别与APA上的氧配位，在空间上交错排列，从而形成三维MOF结构。3.制备如权利要求1所述的一种双金属MOF材料的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴玉梅，唐恩，周梦婷，
申请(专利权)人：闽南科技学院，
类型：发明
国别省市：