一种铋金属有机框架单晶材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开的一种铋金属有机框架单晶材料及其制备方法，属于金属有机框架材料制备技术领域，具有由一维链状聚合结构堆积而成的三维超分子框架结构，一维链状聚合结构由若干重复结构单元依次链接而成；重复结构单元以呈七配位戴帽八面体的空间配位构型的三价铋为金属节点，在金属节点周围连接2个

【技术实现步骤摘要】
一种铋金属有机框架单晶材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于金属有机框架材料制备
，具体涉及一种铋金属有机框架单晶材料及其制备方法
。

技术介绍

[0002]金属有机框架材料
(MOFs)
是基于配位聚合物理论，由含氧
、
氨等多齿有机配体与金属原子以配位键相连形成金属节点使相邻的分子链接起来，自组装形成具有周期性网络结构的类沸石材料
。
近年来，
MOFs
凭借其特定的框架结构及孔道效应，使其具有大比表面积
、
高孔隙率等特点
。
此外，通过改变金属原子和配体的种类，
MOFs
材料还具有易于调控的结构与功能，在储能
、
气体分离
、
催化
、
光学元件等多个领域展现了独特应用前景，成为热门研究材料之一
。
因此，开发具有新型结构的
MOFs
材料对于拓宽
MOFs
材料的产业应用具有重要的意义
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种铋金属有机框架单晶材料及其制备方法，以天然多酚
(
鞣花酸
)
为有机配体，制备过程简洁环保，具有反应条件温和
、
成本低
、
产率高
、
生产周期短
、
有利于工业化的生产与应用的优势
。
[0004]本专利技术所采用的技术方案如下：
[0005]一种铋金属有机框架单晶材料，其特征在于，具有由一维链状聚合结构堆积而成的三维超分子框架结构，所述一维链状聚合结构由若干重复结构单元依次链接而成；所述重复结构单元以呈七配位戴帽八面体的空间配位构型的三价铋为金属节点，在金属节点周围连接2个
N
‑
甲基吡咯烷酮配体
、1
个硝酸根配体和1个鞣花酸配体；当前重复结构单元的
Bi
原子通过与相邻重复结构单元中鞣花酸配体的
O
原子形成
Bi
‑
O
键，实现一维链接
。
[0006]进一步地，所述铋金属有机框架单晶材料属于三斜晶系
、
空间群，晶胞参数为空间群，晶胞参数为
α
＝
118.178
°
，
β
＝
108.050
°
，
γ
＝
12.318
°
，晶胞体积为晶体密度
Dc
＝
1.830g/cm3，单胞中不对称单元
Z
＝
2。
[0007]进一步地，所述铋金属有机框架单晶材料呈黄色菱柱状，单晶尺寸为微米级
。
[0008]进一步地，所述铋金属有机框架单晶材料在
b
轴方向存在不规则孔道，孔道最窄与最宽处尺寸分别为和
[0009]进一步地，在不规则孔道中填充有游离未配位的
N
‑
甲基吡咯烷酮
。
[0010]本专利技术还提供了铋金属有机框架单晶材料的制备方法，包括以下步骤：
[0011]步骤
1、
将鞣花酸和金属盐按照
1:2
的摩尔比例混合，得到混合物；
[0012]步骤
2、
将混合物加入
N
‑
甲基吡咯烷酮中，得到鞣花酸浓度为
22mM
的混合溶液；
[0013]步骤
3、
对混合溶液进行超声处理，得到混合均匀的棕色悬浊液；
[0014]步骤
4、
将棕色悬浊液以
0.025℃/min
的升温速率，升温至
70℃
反应
29h
，再以
0.026℃/min
的降温速率，降温至
30℃
，最终晶体析出得到铋金属有机框架单晶材料
。
[0015]进一步地，所述金属盐为硝酸铋或五水合硝酸铋
。
[0016]本专利技术的有益效果为：
[0017]本专利技术提出了一种铋金属有机框架单晶材料，具有多孔
、
高比面积
、
结构稳定和无毒无害等优点，在气体分离
、
药物载体
、
催化以及降解有机物等领域具有广阔的应用前景；此外，采用植物中存在的天然多酚
(
鞣花酸
)
为有机配体，相比于其它
MOFs
材料，没有繁重且高成本的有机合成制备配体环节，减少了制备成本和有机污染的排放，制备方法操作简单，反应条件温和，成本低，产率高，生产周期短，有利于工业化的生产与应用，对于拓宽
MOFs
材料的产业应用具有重要的意义
。
附图说明
[0018]图1为实施例1制备的铋金属有机框架单晶材料中一维链状聚合结构的晶体结构示意图；其中，
(a)
为铋金属有机框架单晶材料的化学结构示意图；
(b)
为晶胞中不对称单元的堆积图；
(c)
为铋金属有机框架单晶材料中金属和配体间的配位环境结构图；
(d)
为一维链状堆积结构图；
[0019]图2为实施例1制备的铋金属有机框架单晶材料与模拟的
X
射线粉末衍射谱对比图；
[0020]图3为实施例1制备的铋金属有机框架单晶材料的偏光显微镜图；
[0021]图4为实施例1制备的铋金属有机框架单晶材料的光学显微镜图；
[0022]图5为实施例1制备的铋金属有机框架单晶材料的扫描电子显微镜图
。
具体实施方式
[0023]为了使本专利技术的目的
、
技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图与实施例对本专利技术进行进一步详细说明
。
应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术
。
[0024]实施例1[0025]本实施例提供了一种铋金属有机框架单晶材料的制备方法，具体包括以下步骤：
[0026]步骤
1、
常温下将
80
毫克鞣花酸和
256
毫克硝酸铋置于
30
毫升洁净的石英玻璃耐压管中混合，得到混合物；
[0027]步骤
2、
将混合物加入
12
毫升
N
‑
甲基吡咯烷酮中，得到混合溶液；
[0028]步骤
3、
对混合溶液进行超声处理，得到混合均匀且粒径分散的棕色悬浊液；
[0029]步骤
4、
将棕色悬浊液以
0.025℃/min
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种铋金属有机框架单晶材料，其特征在于，具有由一维链状聚合结构堆积而成的三维超分子框架结构，所述一维链状聚合结构由若干重复结构单元依次链接而成；所述重复结构单元以呈七配位戴帽八面体的空间配位构型的三价铋为金属节点，在金属节点周围连接2个
N
‑
甲基吡咯烷酮配体
、1
个硝酸根配体和1个鞣花酸配体；当前重复结构单元的
Bi
原子通过与相邻重复结构单元中鞣花酸配体的
O
原子形成
Bi
‑
O
键，实现一维链接
。2.
根据权利要求1所述铋金属有机框架单晶材料，其特征在于，所述铋金属有机框架单晶材料属于三斜晶系
、
空间群，晶胞参数为
α
＝
118.178
°
，
β
＝
108.050
°
，
γ
＝
12.318
°
，晶胞体积为晶体密度
Dc
＝
1.830g/cm3，单胞中不对称单元
Z
＝
2。3.
根据权利要求1所述铋金属有机框架单晶材料，其特征在于，所述铋金属有机框架单晶材料呈黄色菱柱状，单晶尺寸为微米级
...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏川，李成博，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：