[发明专利]一种锆基金属有机框架材料及制备方法和应用

说明书

本发明涉及材料制备领域，具体涉及一种锆基金属有机框架材料及制备方法和应用。锆基金属有机框架材料为Zr‑SXU‑1，由锆盐与配体PBPTTBA通过改变调节剂用量和种类利用水热反应合成，Zr‑SXU‑1的化学分子式为Zr₆O₄(OH)₄(OH)₂(H₂O)₂L_2.5·溶剂。这种新型稳定锆基金属有机框架材料结构新颖，制备工艺简单，成本较低，且在水溶液中稳定，可以用于气体储存和快速检测三价铁离子。

技术领域

本发明涉及材料制备领域，具体涉及一种锆基金属有机框架材料及制备方法和应用。

背景技术

金属有机骨架(MOFs)作为一种新型的多孔晶体材料，与传统的多孔固体材料(如沸石)相比，因其具有高的比表面积、有序可调的孔径和易功能化修饰等特点，在过去的二十年中在气体储存、分离、光捕获和催化等方面得到迅速发展。通过对MOFs金属节点和有机连接体的设计，在分子水平上体现了MOFs的高度可调性。设计的有机配体与选定的无机次级结构单元(SBU)的精确组合产生了许多具有不同结构的MOFs。然而，多数MOFs材料稳定性能较差限制了它们在很多研究领域中的实际应用。由于Zr⁴⁺高电荷密度和键易极化等特点，大多数羧酸类的Zr-MOFs均表现出很强的热力学和化学稳定性。Zr在自然界中广泛分布，存在于所有生物系统中。Zr含量丰富且低毒有利于Zr-MOFs的开发和应用。

在Zr-MOFs的合成中，Zr⁴⁺阳离子与羧酸氧阴离子形成强的配位键，通过加入末端羧酸作为调节剂，降低晶体的成核和生长速率，从而可以得到高质量的Zr-MOFs晶体。Zr-MOFs具有很高的化学稳定性、水稳定性以及热稳定性，在催化、发光、药物传输等领域都有潜在的应用。相对于其它过渡金属而言，Zr-MOFs的数量仍然较少，合成和制备新型的Zr-MOFs具有重要的意义。同时，铁离子在人体中广泛存在，是生理过程中不可缺少的物质，铁离子过多或过少都会导致生命机体出现病变，威胁人的生命安全，因此对铁离子检测具有重要意义，Zr-MOFs毒副作用小，具有规整的孔道和发光性质，通过在Zr-MOFs中引入活性位点不仅可以提高对铁离子检测的灵敏度而且可以提高检测限，具有重要的研究意义。

发明内容

本发明的目的在于以Zr₆O₄(OH)₄¹²⁺为次级构筑单元，四羧酸配体4,4',4”,4”'-(1,4-对苯二(2,4,6-吡啶三基))四苯甲酸(PBPTTBA)为有机配体，通过引入不同的调节剂诱导合成新型高稳定的Zr-MOFs。在深入研究其吸附性能的基础上，发现Zr-SXU-1可以很好地检测水溶液中的Fe³⁺。

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种锆基金属有机框架材料为Zr-SXU-1，Zr-SXU-1的化学分子式为Zr₆O₄(OH)₄(OH)₂(H₂O)₂L_2.5·溶剂，Zr-SXU-1中，Zr₆O₄(OH)₄(OH)₂(H₂O)₂的连接方式为10连接，Zr-SXU-1结晶于P-3m1空间群，其拓扑形式用点符号表示为{4.5^2}4{4^4.5^16.6^4.7^12.8^9}{5^3}，为3,3,3,3,3,10-c六节点网络。