[发明专利]一种具有客体诱导行为的柔性金属-有机框架材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种具有客体诱导行为的柔性金属‑有机框架材料的制备方法及其吸附分离行为的应用。其组成用化学式表示为:{[Cu(FPBDC)]·DMF}_n。该材料活化后可以被不同的客体分子诱导出动态的柔性行为，从而对乙烷(C₂H₆)、丙烯(C₃H₆)、丙烷(C₃H₈)等展现出与常规物理吸附不同的吸附行为，即在不同的温度范围内，该金属‑有机框架对特定气体的吸附量随温度的升高而增大，基于这样的独特的吸附行为，在258K下该材料可以有效的分离C₃H₆/C₃H₈。

技术领域

本发明属于无机-有机杂化材料的合成技术领域，具体涉及具有客体诱导效应的柔性金属-有机框架材料及其在吸附分离方面展现出的独特吸附分离行为的应用。

背景技术

金属-有机框架是一类由金属离子或金属簇与有机配体通过配位键形成的高度有序的周期性框架材料，具有丰富的孔道结构和高的孔隙率及比表面积，在光、电、磁、催化和吸附分离等方面具有广泛的应用前景，成为化学和材料领域热点的研究方向。参见(A.Cadiau,K.Adil,P.M.Bhatt,Y.Belmabkhout,M.Eddaoudi,Science2016,353,137；S.Krause,V.Bon,I.Senkovska,U.Stoeck,D.Wallacher,D.M.S.Zander,R.S.Pillai,G.Maurin,F.X.Coudert,S.Kaskel,Nature2016,532,348；P.F.Ji,J.B.Solomon,Z.K.Lin,A.Johnson,R.F.Jordan,W.B.Lin,J.Am.Chem.Soc.2017,139,11325.)。柔性金属-有机框架材料不仅具有普通金属-有机框架材料所有的特征，还能够在特定的刺激(客体分子、光、热、压力等)下引发独特的动态行为，从而在许多领域展现出潜在的应用价值，目前柔性金属-有机框架材料主要在气体吸附与分离以及识别传感方面具有较多的研究。参见(Y.Sakata,S.Furukawa,M.Kondo,K.Hirai,N.Horike,Y.Takashima,H.Uehara,N.Louvain,M.Meilikhov,T.Tsuruoka,S.Isoda,W.Kosaka,O.Sakata,S.Kitagawa,Science2013,339,193；J.D.Pang,S.Yuan,D.Y.Du,C.Lollar,L.L.Zhang,M.Y.Wu,D.Q.Yuan,H.C.Zhou,M.C.Hong,Angew.Chem.Int.Ed.2017,56,14622；F.Yang,G.Xu,Y.B.Dou,B.Wang,H.Zhang,H.Wu,W.Zhou,J.R.Li,B.L.Chen,Nat.Energy2017,2,877.)。而柔性金属-有机框架材料对烃类气体展现出独特的吸附分离性能的报道还很少，而且轻质烃类是石油化工业重要的能源资源和化学原材料，寻找简单高效的捕获纯化轻质烃类气体的方法，是一项极具意义的研究。因此，通过构筑柔性金属-有机框架材料调节多孔材料对烃类气体的吸附分离性能提供了新的思路，具有重要的借鉴意义。

发明内容

本发明目的是解决有效分离轻质烃类气体的问题，提供一种具有独特客体诱导效应的柔性金属-有机框架材料及其制备方法。该材料被不同的客体分子诱导会展现出不同的结构状态，从而表现出不同的吸附分离行为。

本发明的技术方案

一种具有客体诱导行为的柔性金属-有机框架材料，其化学式为：{[Cu(FPBDC)]·DMF}_n，式中FPBDC为H₂FPBDC失去两个氢离子所得，H₂FPBDC为5-(5-氟吡啶-3-基)-1,3-苯二甲酸，最小不对称单元包括1个Cu(II)离子、一个FPBDC离子，以及一个游离的DMF分子。