[发明专利]一种基于低对称四齿羧酸配体Cu的金属‑有机骨架材料及其制备方法

权利要求书

1.一种基于低对称四齿羧酸配体Cu的金属-有机骨架材料，其特征在于，化学分子式为[Cu₂(H₂O)₂(BCPIA)]，H₄BCPIA为有机配体4-(3,5-二羧苯基)-2,6-对二羧苯基吡啶；

有机配体4-(3,5-二羧苯基)-2,6-对二羧苯基吡啶(H₄BCPIA)的化学结构式为：

2.按照权利要求1的一种基于低对称四齿羧酸配体Cu的金属-有机骨架材料，其特征在于，从骨架连接构筑的角度看，该金属-有机骨架的晶体结构属于三方晶系，空间群为R3m，晶胞参数为：α＝β＝90°，γ＝120°。

3.按照权利要求1的一种基于低对称四齿羧酸配体Cu的金属-有机骨架材料，其特征在于，该金属-有机骨架中每个Cu²⁺离子以四角锥的配位模式和一个来自水分子的O原子以及四个来自不同配体羧基O原子配位；两个Cu²⁺离子和两个来自水分子的O原子以及四个不同配体上的羧基相连构成了经典的双核Cu轮浆型次级构筑单元SBU[Cu₂(H₂O)₂(COO)₄]；每个配体以顺-顺(syn-syn)桥联配位模式和八个Cu²⁺离子配位。

4.按照权利要求3的一种基于低对称四齿羧酸配体Cu的金属-有机骨架材料，其特征在于，在该金属-有机骨架中存在笼状的结构；十二个SUBs和六个BCPIA^4-配体围成了一个八面体笼，每一个八面体的笼通过共用三角形的面和周围的八个八面体笼相连，构成了三维的骨架材料。

5.按照权利要求4的一种基于低对称四齿羧酸配体Cu的金属-有机骨架材料，其特征在于，八面体笼内切球直径为

6.按照权利要求3的一种基于低对称四齿羧酸配体Cu的金属-有机骨架材料，其特征在于，若将该金属-有机骨架中的双核Cu的SBU以及四齿不对称配位简化成四连接的节点，那么该金属-有机骨架简化成一个四连接的网，其施莱夫利符号(symbol)为(6⁴·8²)，属于Nbo类型的拓扑。

7.制备权利要求1-6所述任一项的基于低对称四齿羧酸配体Cu的金属-有机骨架材料的方法，其特征在于，密封条件下，有机配体H₄BCPIA(4-(3,5-二羧苯基)-2,6-对二羧苯基吡啶)与硝酸铜(Cu(NO₃)₃)在N,N-二甲基甲酰胺和四氟硼酸(HBF₄)的混合溶液中，经由溶剂热反应得到该金属-有机骨架的晶体。

8.按照权利要求7的方法，其特征在于，有机配体H₄BCPIA(4-(3,5-二羧苯基)-2,6-对二羧苯基吡啶)与硝酸铜的摩尔比为1:(1～3)，每0.05毫摩尔的硝酸铜对应1.0mL～4.0mL的N,N-二甲基甲酰胺、1～10滴的HBF₄，其中1mL的HBF₄为40滴。

9.按照权利要求7的方法，其特征在于，热反应的温度为60℃-120℃，反应时间为12-48小时。

10.有机配体H₄BCPIA(4-(3,5-二羧苯基)-2,6-对二羧苯基吡啶)的制备方法：首先是3,5-二甲基苯甲醛在NaOH、乙醇和乙酸铵存在的情况下和4-甲基苯乙酮反应合环，得到4-(3,5-二甲苯基)-2,6-对二甲苯基吡啶；其次将上一步骤得到的产物在吡啶和水的混合溶液中经高锰酸钾氧化得到该低对称四齿羧酸配体。