[发明专利]一种笼型聚倍半硅氧烷/金属-2-氨基对苯二甲酸有机框架杂化材料及其制备方法

权利要求书

1.一种笼型聚倍半硅氧烷/金属-2-氨基对苯二甲酸有机框架杂化材料(POSS/MOFs)，其特征在于，该杂化材料为体型网状结构，分子结构中包含如下结构：金属有机框架–NH₂的结构单元接枝笼型聚倍半硅氧烷的结构单元；所述金属有机框架–NH₂为金属-2-氨基对苯二甲酸有机框架，具有式I或II所示结构；

其中，式I结构式中，M为Al³⁺的离子簇、Fe³⁺的离子簇、Zr⁴⁺的离子簇或Cr³⁺的离子簇，代表配体2–氨基对苯二甲酸；式II结构式中，M1为Zn²⁺的离子簇，代表配体2–氨基对苯二甲酸；

所述笼型聚倍半硅氧烷具有如下式III所示结构：

其中，式III结构式中，R为乙烯基、氨丙基或巯丙基；

当笼型聚倍半硅氧烷的R为乙烯基时，所述金属有机框架–NH₂的结构单元和笼型聚倍半硅氧烷的结构单元的连接桥键为–NHCOCH(CH₃)(CH₂)₃–；当笼型聚倍半硅氧烷的R为氨丙基时，所述金属有机框架–NH₂的结构单元和笼型聚倍半硅氧烷的结构单元的连接桥键为–NHCOCH(CH₃)CH₂NH(CH₂)₃–；当笼型聚倍半硅氧烷的R为巯丙基时，所述金属有机框架–NH₂的结构单元和笼型聚倍半硅氧烷的结构单元的连接桥键为–NHCOCH(CH₃)CH₂S(CH₂)₃–。

2.如权利要求1所述的笼型聚倍半硅氧烷/金属-2-氨基对苯二甲酸有机框架杂化材料(POSS/MOFs)的制备方法，包括步骤：

(1)乙烯基功能化的MOFs的制备；

将金属-2-氨基对苯二甲酸有机框架(MOFs)置入三氯甲烷中，加入甲基丙烯酸酐、缚酸剂三乙胺混合均匀，50～70℃下搅拌反应40～55小时，经离心、洗涤、真空干燥，得到乙烯基功能化的MOFs；所述乙烯基功能化的MOFs具有如下结构式：金属有机框架–NH–基团Q，其中，基团Q具有式IV所示结构：

所述金属-2-氨基对苯二甲酸有机框架(MOFs)的结构式如式I或II所示；

(2)笼型聚倍半硅氧烷/金属-2-氨基对苯二甲酸有机框架杂化材料(POSS/MOFs)的制备：POSS和步骤(1)得到的乙烯基功能化的MOFs反应制备POSS/MOFs。

3.根据权利要求2所述的笼型聚倍半硅氧烷/金属-2-氨基对苯二甲酸有机框架杂化材料(POSS/MOFs)的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，包括以下条件中的一项或多项：

a、所述金属-2-氨基对苯二甲酸有机框架和三氯甲烷的质量比为0.2～0.6：20～50；金属-2-氨基对苯二甲酸有机框架、甲基丙烯酸酐和三乙胺的质量比为1：4～8：0.3～0.5；

b、所述反应温度为60℃，反应时间为48小时。

4.根据权利要求2所述的笼型聚倍半硅氧烷/金属-2-氨基对苯二甲酸有机框架杂化材料(POSS/MOFs)的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述笼型聚倍半硅氧烷具有式III所示结构。

5.根据权利要求4所述的笼型聚倍半硅氧烷/金属-2-氨基对苯二甲酸有机框架杂化材料(POSS/MOFs)的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，当笼型聚倍半硅氧烷(III)结构式中R为乙烯基时，八乙烯基笼型聚倍半硅氧烷与乙烯基功能化的MOFs的反应包括步骤：将八乙烯基笼型聚倍半硅氧烷和引发剂偶氮二异丁腈溶解在有机溶剂1中，加入乙烯基功能化的MOFs，超声分散；惰性气体氛围下，55～80℃聚合反应5～16小时；然后经固液分离、洗涤、干燥得到以–NHCOCH(CH₃)(CH₂)₃–为POSS的结构单元与MOFs的结构单元连接桥键的POSS/MOFs杂化材料。