[发明专利]一种三维层柱结构双配体锌配合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种三维层柱结构双配体锌配合物及其制备方法，属于聚合物自组装及超分子材料技术领域。其化学式为[Zn₂(L¹)₂L²]，其中L¹为1,3,5‑三（2‑甲基‑1H‑咪唑）苯配体，L²为2,5‑二溴‑1,4‑苯二甲酸。本发明制备工艺简单，成本低，条件温和，且三维层柱结构双配体锌配合物对二氧化碳具有良好的吸附性能，选择性好，能很好地实现二氧化碳与氮气和甲烷的分离，在能源气体纯化领域有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于高分子化学、聚合物自组装及超分子材料技术领域，具体涉及一种三维层柱结构双配体锌配合物及其制备方法。

背景技术

含有氮和氧两种配位原子的金属有机骨架材料是由金属离子和唑基以及羧酸混合配体连接而成的晶体结构，具有特殊的孔道结构，可对孔道尺寸和孔道环境进行调整和修饰，是一种理想的气体吸附分离材料。氮氧混合配体构筑的三维结构金属有机骨架材料对于二氧化碳捕捉及分离表现出极大的潜力[Chemsuschem,2014,7,3202]，可用于高纯气体净化领域，主要吸附去除二氧化碳杂质气体。研究表明，通过使用不同的金属或者配体可以构筑各种新型晶体结构的金属有机骨架材料，并根据其应用进行定向设计和合成，这使其在气体吸附分离方面具有极大的应用前景。

发明内容

基于现有单一配体对金属有机骨架材料在结构调变方面的限制，且在二氧化碳吸附分离方面性能不够理想，本发明的目的在于设计并合成具有新型晶体结构的双配体金属有机骨架材料。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种三维层柱结构双配体锌配合物，化学式为[Zn₂(L¹)₂L²]，其中L¹为1,3,5-三(2-甲基-1H-咪唑)苯配体，L²为2,5-二溴-1,4-苯二甲酸(Ⅱ)，结构式如下所示：

所述的三维层柱结构双配体锌配合物晶体属于单斜晶系，P 2₁/n空间群，并以3,3,3-c连接网络形成晶体结构，点符号为{12^2.14}{3.12.13}2{3.12^2}，晶胞参数为a＝13.3088(8)，b＝18.4566(10)，α＝90，β＝105.0050(10)，γ＝90°，

所述的三维层柱结构双配体锌配合物的制备方法包括如下步骤：

(1)制备L¹配体：将1,3,5-三溴苯、2-甲基咪唑、碳酸钾和硫酸铜混合并研磨均匀，装入聚四氟内衬反应器中，氮气吹扫后放入烘箱加热反应；反应结束后，降至室温，用水洗涤抽滤后保留滤渣，经萃取，过滤，旋蒸得到配体L¹；

(2)将步骤(1)制备的L¹配体、L²配体和六水硝酸锌，加入N,N-二甲基甲酰胺和水的混合溶剂中，然后滴加浓硝酸，搅拌至溶液澄清；

(3)将步骤(2)制备的澄清溶液移至玻璃瓶内，加盖，放置于烘箱中加热反应，反应结束后，过滤，洗涤，干燥，得到三维层柱结构双配体锌配合物。

步骤(1)和步骤(2)中所用水为去离子水。1,3,5-三溴苯、2-甲基咪唑、碳酸钾和硫酸铜摩尔比为40:240:160:1。

步骤(2)中L¹配体、L²配体和六水硝酸锌摩尔比为2:2:5。配体L¹的浓度为6～7mmol/L。

步骤(2)中浓硝酸的滴加体积与混合溶剂体积比为1:200。

作为一种优选方案，步骤(1)中烘箱反应温度为180℃，反应时间为24h；