[发明专利]一种基于硝酸铅的金属有机骨架材料及其应用

说明书

本发明涉及一种基于硝酸铅的金属有机骨架材料及其应用。采用的技术方案是：将金属盐Pb(NO₃)₂、配体H₄BPTC和溶剂N,N‑二甲基乙酰胺置于容器中，超声震荡至金属盐和配体均匀分散在溶剂中；密封后放入85℃烘箱72h，得到白色立方块状晶体，洗涤，过滤并干燥，得到目标产物。本发明制备的金属有机骨架材料制备方法简单，结构稳定，具有较好的三维孔洞结构，可高效催化硅氰化反应，且对反应底物芳香醛具有尺寸选择性，催化反应在无水无氧条件下进行。

技术领域

本发明涉及一种基于硝酸铅的金属有机骨架材料。具体来说，涉及一种对硅氰化反应具有高催化活性的金属有机骨架材料，该催化剂对底物芳香醛具有尺寸选择性。

背景技术

金属有机骨架材料(MOFs)用作催化剂主要的特点在于：(1)有序的多孔结构；(2)对客体分子灵活的和动态的行为；(3)可设计的功能性渠道。重要的是，这类晶体具有明确的孔隙和表面独立的Lewis酸位点，对异相催化剂的尺寸、形状的选择方面有潜在的应用，在某种程度上类似于沸石分子筛催化，然而，在金属有机框架目前的研究中，这类研究一直比较稀缺，因此，金属有机骨架材料具有很大的研究空间，用于储氢、吸附、尤其是用于催化等方面的应用。

发明内容

本发明的目的是利用Pb作为金属节点，利用3,3′,5,5′-联苯四羧酸(H₄BPTC)作为有机配体，在一定的温度下，利用溶剂热的方法合成一种基于硝酸铅的金属有机骨架材料。

本发明的另一目的是利用基于硝酸铅的金属有机骨架材料作为催化剂，高效催化硅氰化反应。

本发明采用的技术方案如下：基于硝酸铅的金属有机骨架材料，包括以下合成步骤：

1)将Pb(NO₃)₂、有机配体、N,N-二甲基乙酰胺(DMA)依次加入到容器中，超声震荡至Pb(NO₃)₂和有机配体均匀分散在N,N-二甲基乙酰胺中。

2)将容器密封后，放入80-90℃烘箱中70-75h，得到白色立方块状晶体。

3)将晶体用N,N-二甲基乙酰胺洗涤，过滤，得到目标产物。

上述的一种基于硝酸铅的金属有机骨架材料，所述的有机配体是3,3′,5,5′-联苯四羧酸。

上述的一种基于硝酸铅的金属有机骨架材料：按摩尔比,有机配体:Pb(NO₃)₂＝1:0.31-0.32。

本发明合成的基于硝酸铅的金属有机骨架材料([Pb₂(BPTC)(H₂O)₂]·2H₂O)，具有ths-e/GeS2拓扑学类型的三维空洞结构，并且中心金属铅具有不饱和位点，可以作为Lewis酸进行催化。

本发明合成的基于硝酸铅的金属有机骨架材料([Pb₂(BPTC)(H₂O)₂]·2H₂O)，可以作为高效催化剂应用于硅氰化反应。方法如下：将反应底物芳香醛和三甲基硅氰溶于有机溶剂中，以上述的基于硝酸铅的金属有机骨架材料为催化剂，密闭反应体系，在氮气保护下，于30-50℃下，反应20-25h。反应式如下：

所述的芳香醛是苯甲醛、萘甲醛、蒽醛、茴香醛或4-苄氧基苯甲醛。

按摩尔比，芳香醛：三甲基硅氰＝1:1-1.5。

所述的有机溶剂是二氯甲烷。

催化剂在使用前进行活化，于100℃下，真空干燥8小时。