[发明专利]一种镉金属有机框架材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种镉金属有机框架材料及其制备方法和应用，所述镉金属有机框架材料为三维多孔材料；金属有机框架材料属于单斜晶系，空间群为P2₁/c；晶胞参数为：α/deg＝90.0，β/deg＝101.2196(11)，γ/deg＝90.0，本发明公开的镉金属有机框架材料是一种三维多孔材料，制备工艺简单，可操作性强，反应温度低，过程安全性高。使用五羧酸配体构筑阴离子型镉金属有机框架材料，由于中间苯环上羧基没有参与配位并以去质子化的形式伸入到孔道中，使孔道中裸露的‑COO^‑与阳离子染料产生强的静电相互作用。阴离子型镉金属有机框架材料具有和的柱状孔道，可依据染料分子的分子尺寸以及带电性分离染料。吸附分离后的染料还可以脱附回收并利用。

技术领域

本发明是一种镉金属有机框架材料及其制备方法和应用，属于功能材料技术领域。

背景技术

随着社会生产力和科学技术的迅速发展，纤维、涂料、塑料、印刷、化妆品、食品加工、制药等相关行业在国内外迅速扩张，需求稳步增长。据统计，我国的染料生产位列世界第一。然而大多数有机染料是有毒的，在光照条件下难降解，因此大量的使用有机染料并排放，对环境、土地造成了严重的污染，给人类的身体健康以及生物的生存造成了巨大的隐患。低耗、高效去除排放的染料是当前急需解决的问题。

传统的用于处理染料的方法主要有物理方法、化学方法和生物降解等。物理方法中的固体吸附剂由于其选择性高、灵活便捷被认为是一种极具潜力的分离技术。沸石、分子筛、碳材料等是典型的多孔吸附剂，但是很难实现选择性吸附同时吸附量比较低。

金属有机框架材料具有较高的比表面积和高度可调的孔道结构及孔道表面化学性质等成为材料领域发展最为迅速的一种新型多孔吸附剂材料。金属有机框架材料具有一些独特的优势，例如可通过调节配体的尺寸，构筑不同比表面积的吸附材料增强吸附容量；构筑具有合适孔径的金属有机框架材料，利用不同气体分子的动力学半径的差异性实现染料分子之间的分离。通过功能基团修饰改变孔道表面化学环境和生成不饱和位点等使孔道表面对染料分子的作用力不同，提高骨架对染料分子的识别能力。尤其是通过改性配体或金属中心生成离子型金属有机框架材料，离子型框架材料与染料的强静电相互作用可实现染料分子之间的高效吸附分离。离子型金属有机框架材料在染料的吸附分离方面显示出了巨大的应用前景，但当前合成的离子型金属有机框架材料较少。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种镉金属有机框架材料及其制备方法和应用，以解决上述背景技术中提出的问题，本发明制得的阴离子型金属有机框架材料能高效的运用于不同带电性和不同分子尺寸染料分子的选择性吸附分离。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种镉金属有机框架材料，所述镉金属有机框架材料为三维多孔材料，其化学式为{[Cd₃(L)·(H₂O)₂]·2H₂O·DMF·(CH₃)₂NH₂]}_n，式中L为负五价阴离子配体。

进一步的，所述L的结构式为：

进一步的，所述金属有机框架材料属于单斜晶系，空间群为P2₁/c；晶胞参数为：α/deg＝90.0，β/deg＝101.2196(11)，γ/deg＝90.0，

一种镉金属有机框架材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：将Cd(NO₃)₂·3H₂O和H₅L加入到10mL玻璃瓶中；