[发明专利]一种基于多羧酸咔唑配体的铟-有机骨架材料及其制备方法

说明书

一种基于多羧酸咔唑配体的铟‑有机骨架材料及其制备方法，属于晶态材料的技术领域。化学分子式为[(CH₃)₂NH₂][InL]·5H₂O，L为有机配体4,4’,4”，4”’‑(9H‑咔唑‑1,3,6,8‑四取代)对苯甲酸根。有机配体4,4’,4”，4”’‑(9H‑咔唑‑1,3,6,8‑四取代)对苯甲酸与硝酸铟溶解在N,N‑二甲基乙酰胺和四氟硼酸的溶液中，经由溶剂热反应得到该种金属有机骨架材料；此金属有机骨架材料具有染料吸附性质，可用于工业中染料的处理。

技术领域

本发明属于晶态材料的技术领域，技术涉及金属有机配位自组装化学，特别是一种铟(In)的金属有机骨架材料及其制备方法。

背景技术

自从19世纪50年代第一种合成染料问世，合成染料已逐渐取代了天然染料。纺织、造纸、印刷及化妆品等行业的迅速发展，加速促进了合成染料的大规模生产和使用。据不完全统计，当前全世界纺织染料的年消耗量在126万吨左右，涉及15个类别的近万个商品。随着各种染料的广泛使用，约有10％-15％的染料在制备和使用过程中被释放到环境中，由于这些染料多数极其稳定而难以在环境中被自然降解，造成严重的环境污染。染料的污染主要体现在水域中，增加了受污染水域的色度，影响入射光线量，破坏水体的生态平衡。更为严重的是，很多染料多为有毒有害化学物质，具有致病致畸效应，其排放已经逐渐对人类和其它自然生物的健康构成了很大的危害。近年来，对染料废弃物的回收或清理逐渐受到了广泛的关注，而功能各异的染料吸附剂也应运而生。

吸附剂的性能主要依赖于材料的孔性质。金属有机骨架材料是由金属离子或金属簇与有机配体经自组装配位而形成的，具有结构多样、高孔隙率、孔径及孔表面功能性易调控等特点，在吸附与分离等方面具有极大的应用潜力。已有其它类型的金属有机骨架材料，在染料的吸附分离方面表现出了良好的性能。本文以多羧酸咔唑为有机配体，铟为金属离子，合成了一种新型的金属有机骨架材料，在染料废弃物的处理应用上表现出良好的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属有机骨架材料及其制备方法和应用。

一种In的金属有机骨架材料，其特征在于，化学分子式为[(CH₃)₂NH₂][InL]·5H₂O，L为有机配体4,4’,4”,4”’-(9H-咔唑-1,3,6,8-四取代)对苯甲酸根。

该金属有机骨架材料属于正交晶系，空间群为Pnnm，晶胞参数为：α＝β＝γ＝90°。

该材料中，有机配体上的羧酸基团去质子化，咔唑基团未去质子化，每个In原子与配体中的羧酸根配位，而不与咔唑基团上的N原子配位。In原子与有机配体中羧酸根配位的形式为每个In原子与来自四个配体的八个羧酸根O原子配位，也就是说，每个In原子与四个配体相连。同时每个有机配体通过四个羧酸根与四个In原子配位，形成了一个(4,8)-连接具有pts拓扑的三维网络结构。该三维网络结构具有高达约81％的孔洞，由无序的溶剂分子和二甲铵阳离子占据，是潜在的多孔材料。另外，本发明所述的有机配体L中的N若没有特殊指代，一般指的是咔唑上的氮原子。

其中有机配体4,4’,4”,4”’-(9H-咔唑-1,3,6,8-四取代)对苯甲酸(H₄L)的化学结构式为：

本发明中该金属有机骨架材料的制备方法，包括以下步骤：