[发明专利]六核铈基有机骨架化合物单晶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种六核铈基有机骨架化合物单晶及其制备方法，以硝酸铈铵为金属源，以2‑氨基对苯二甲酸或2‑氟对苯二甲酸为配体，通过引入结构导向剂2‑氟苯甲酸，在溶剂热的合成条件下，成功制备了两种铈基有机骨架化合物单晶，通过单晶X射线衍射技术确定了它们的结构，两个化合物均为多孔材料，并对氢气、二氧化碳和甲烷气体表现出吸附性能。

技术领域

本发明属于晶体材料的制备技术领域，具体涉及一种六核铈基有机骨架化合物单晶及其制备方法。

背景技术

金属有机骨架材料是一种新兴的多孔材料。它是由金属离子或金属簇与有机多功能配体通过配位键自组装而形成的三维网状结构。金属有机骨架材料结构丰富多变，并在能源气体(H₂、CH₄)的吸附储存、二氧化碳的吸附分离与转化、天然气的纯化、异相催化、固体发光和化学传感、磁性以及药物缓释等方面都显示出潜在的应用前景，因此近二十年来受到众多研究工作者的广泛关注。

铈基有机骨架化合物是金属有机骨架材料中的一个小分支。由于中心金属离子铈的高价态和氧化还原性能，该类金属有机骨架材料的设计合成与性能研究最近也受到多个研究课题组的重视。截至目前，已有多例六核铈基有机骨架材料被报道出来。需要指出的是，已报道的六核铈基有机骨架化合物均是以多晶形式存在的，化合物结构的确定也是通过粉末X射线衍射的策略而确定的。获取单晶态的六核铈基有机骨架化合物并通过单晶X射线衍射技术确定其结构目前尚未见报道。

发明内容

本发的目的是提供一种六核铈基有机骨架化合物单晶，以及该单晶的制备方法。

本发明的六核铈基有机骨架化合物单晶的化学式为[Ce₆O₄(OH)₄L₆(H₂O)₆]_n，其中L代表失去两个羧基上氢原子的2-氨基对苯二甲酸阴离子或失去两个羧基上氢原子的2-氟对苯二甲酸阴离子，n为聚合度。

上述六核铈基有机骨架化合物单晶的化学式中，L代表失去两个羧基上氢原子的2-氨基对苯二甲酸阴离子时(即化合物1)，所述单晶属于立方晶系，Fm-3m空间群，晶胞参数a为b为c为α为90°，β为90°，γ为90°。

上述六核铈基有机骨架化合物单晶的化学式中，L代表失去两个羧基上氢原子的2-氟对苯二甲酸阴离子时(即化合物2)，所述单晶属于六方晶系，P6₃/mmc空间群，晶胞参数a为b为c为α为90°，β为90°，γ为120°。

本发明六核铈基有机骨架化合物单晶的制备方法为：将硝酸铈铵与2-氨基对苯二甲酸或2-氟对苯二甲酸加入二甲基甲酰胺与乙醇体积比为3～4:1的混合液中，并加入2-氟苯甲酸作为结构导向剂，室温下超声震荡至澄清，然后在105～120℃烘箱内加热48～72小时，冷却至室温，得到六核铈基有机骨架化合物单晶。

上述制备方法中，硝酸铈铵与2-氨基对苯二甲酸的摩尔比为1～2:1，硝酸铈铵与2-氟对苯二甲酸的摩尔比为1～2:1。

本发明以硝酸铈铵为金属源，以2-氨基对苯二甲酸或2-氟对苯二甲酸为配体，通过引入结构导向剂2-氟苯甲酸，在溶剂热的合成条件下，成功制备了两种铈基有机骨架化合物单晶，通过单晶X射线衍射技术确定了它们的结构，两个化合物均为多孔材料，并对氢气、二氧化碳和甲烷气体表现出吸附性能。采用本发明方法可以制备大量新型的六核铈基有机骨架化合物的单晶，并通过单晶衍射仪的技术得到准确的结构信息，大大有利于结构-性能相关性研究。

附图说明

图1是化合物1的结构构筑示意图。

图2是化合物1的拓扑结构示意图。

图3是化合物1的粉末X射线衍射图。

图4是化合物1的氮气吸附等温线图。