[发明专利]一种金属有机框架材料、其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种如式(I)所示的金属有机框架材料；其中，TZIA^3‑为5‑四唑基‑间苯二甲酸三价阴离子；DMA为二甲胺阳离子；本申请还提供了所述金属有机框架材料的制备方法，其是以5‑(1氢‑四唑‑5‑基)间苯二甲酸(H₃TZIA)为主配体，金属钾离子K⁺和钴离子Co²⁺为金属源，N,N‑二甲基甲酰胺和有机溶剂的混合液为反应介质，采用溶剂热法，合成了具有纳米管孔道结构的金属有机框架材料。本申请提供的金属有机框架材料可用于气体的捕获或分离，且效果较好；[Co₃K₂(TZIA)₃]·(DMA)₁·(H₂O)₃(I)。

技术领域

本发明涉及金属有机框架材料技术领域，尤其涉及一种金属有机框架材料、其制备方法与应用。

背景技术

金属有机骨架材料(MOFs)是由有机配体和金属离子或团簇通过配位键自组装形成的具有分子内孔隙的有机-无机杂化材料，其一般以金属离子为连接点，有机配体为支撑构成空间3D延伸，是沸石和碳纳米管之外的又一类重要的新型多孔材料。

MOFs由于其可调的结构使其在催化、吸附分离与识别等领域均具有较好的应用。近年来，大量的MOFs材料作为吸附剂用于气体的储存和分离。

为了提高MOFs材料的气体捕获能力，框架和气体的作用力应该被提高。到目前为止，一些策略已经用于提高MOFs吸附剂的吸附、分离能力，例如，引入不饱和的过渡金属位点和不饱和非金属位点、配体的功能化、改变框架的孔尺寸和孔结构等方法。目前，现有技术公开了一种利用碱金属构筑的MOFs材料，但是这些材料拥有较小空孔结构，稳定性差，对于气体吸附、分离性质有所限制。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种金属有机框架材料，本申请提供的金属有机框架材料用于气体分离或气体捕获具有较好的效果。

本申请提供了一种具有式(I)所示的金属有机框架材料；

[Co₃K₂(TZIA)₃]·(DMA)₁·(H₂O)₃ (I)；

其中，TZIA^3-为5-四唑基-间苯二甲酸三价阴离子；

DMA为二甲胺阳离子。

优选的，所述金属有机框架材料为六方晶系，P6₃/m空间群，晶胞参数分别为：α＝γ＝90°，β＝120°。

优选的，所述c轴方向上的一维孔道的大小为

本申请还提供了所述的金属有机框架材料的制备方法，包括：

将5-(1氢-四唑-5-基)间苯二甲酸、钾源和钴源在N，N-二甲基甲酰胺和有机溶剂的混合液中进行恒温溶剂热反应，得到金属有机框架材料。

优选的，所述钾源为二水合氟化钾，所述钴源为六水合氯化钴。

优选的，所述5-(1氢-四唑-5-基)间苯二甲酸、二水合氟化钾和六水合氯化钴的摩尔比为2:(1～10):2。

优选的，所述有机溶剂为乙腈，所述乙腈与所述N，N-二甲基甲酰胺的体积比为1：(1～4)，所述乙腈与所述N，N-二甲基甲酰胺的总量与所述5-(1氢-四唑-5-基)间苯二甲酸的比例为9.0ml：0.1毫摩尔。

优选的，所述金属有机框架材料的具体为：

将5-(1氢-四唑-5-基)间苯二甲酸、钾源和钴源置于装有有机溶剂与N，N-二甲基甲酰胺的聚四氟乙烯反应釜中；