[发明专利]一种金属-有机配位聚合物材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于一种金属-有机配位聚合物材料的制备领域，尤其涉及到一种多孔金属-有机配位聚合物材料的制备。

背景技术

金属-有机配位聚合物（Metal-Organic  Coordination Polymer, MOCPs）材料是指含有氮、氧等的多齿有机配体与过渡金属粒子自组装形成的具有周期性网络拓扑结构的一类材料，又称金属有机骨架（Metal-Organic Framework, MOF ）。由于其具有规则孔道结构、高孔隙率、比表面积较大、结构可控和不同寻常的光、电、磁效应等特点。这类性质独特、结构多样化的材料在储气、吸附分离、催化、非线性光学、磁学、充当纳米反应器等方面有潜在的应用前景，是近几年研究广泛的一种新型功能材料。

1999年Williams在Science报道了一个由铜离子和均苯三甲酸构筑的三维金属-有机配位聚合物[Cu₃(TMA)₂(H₂O)₃]n（HKUST-1）。这一结构包含轮浆式（Paddle-wheel）次级结构单元[Cu₂(O₂CR)₄]，这些次级结构单元相互交错连接形成三维网络结构，具有孔径约为9×9 ?²的正方形孔道。孔道中的客体分子可以除去，并可以为其它的客体分子如吡啶等所置换。

2002年Yaghi研究小组以MOF-5为原型，通过对有机官能团(对苯二甲酸)的修饰和拓展，成功地构筑了孔径跨度从3.8 ?到28.8 ?的IRMOF（Isoreticular Metal-Organic Framework）系列类分子筛材料。与此同时，法国Ferey研究小组也合成了一系列相对大孔道的MIL-n系列材料。

现在合成多孔金属有机配位聚合物方法多种多样：溶液挥发法、扩散法、水热/溶剂热法及超声、微波和紫外光技术等等，但一般会有耗时长或操作复杂等不足。

发明内容

本发明涉及到一种金属-有机配位聚合物材料的制备，该材料是在常压下通过调节反应温度达到了改善反应时间的目的。

本发明的金属-有机配位聚合物材料的制备，其特征在于，包括如下步骤：

1）取金属锌盐和含羧酸多齿配体放入去离子水中得到A溶液； 

2）将氨水加入步骤1）得到的A溶液中，搅拌至澄清，得到B溶液，封膜，用针扎孔；

3）将步骤2）所述的B溶液，在常压60-90℃下反应12-72h，冷却至室温，得到金属-有机配位聚合物材料；

4）将步骤3）所述的金属-有机配位聚合物材料过滤，依次用去离子水和无水乙醇洗涤，自然风干，即得目标产物。

进一步，所述步骤1）中，金属锌盐为六水合硝酸锌、二水合乙酸锌或六水合硫酸锌的一种或其混合物；

所述步骤1）中，含羧酸多齿配体为对苯二甲酸或均苯三甲酸；

所述步骤1）中锌离子的浓度为0.15-0.25mol/L。

所述步骤2）中，B溶液中金属Zn盐和含羧酸多齿配体的摩尔比为1:1.25-2；B溶液中氨水的初始浓度控制在2.0-7.5mol/L。

若所述步骤1）中有机配体为均苯三甲酸时，步骤4）的目标产物为多孔材料Zn₆ BTC₄ 12NH₃10H₂O，结构式如下：

与背景技术相比，本发明的具有下述效果：

与常规用三乙胺等有机去质子化试剂在高温高压高温高压釜中合成相比，本发明选用氨水作为去质子化试剂，可在反应条件比较温和，即常压下通过调节反应温度来缩短反应时间的条件下合成了纯晶相金属-有机配位聚合物材料。

附图说明

图1是发明实例1中合成的Zn₆ BTC₄ 12NH₃10H₂O的晶胞结构，其中氢原子已被省略掉；

图2是发明实例1中合成的Zn₆ BTC₄ 12NH₃10H₂O的堆积图，其中氢原子已被省略掉；

图3是发明实例1中合成的Zn₆ BTC₄ 12NH₃10H₂O的X-射线粉末衍射图；