[发明专利]多酸基金属有机框架材料及其合成方法和在光催化氧化苄胺偶联中的应用

说明书

本发明公开了一例多酸基金属有机框架材料，该有机框架材料的化学式为：{Cu₄(C₂₆H₁₆N₄O₄)₄(CH₃CN)₂[SiW₁₂O₄₀]}•4H₂O；并提供了其在光催化氧化苄胺偶联中的应用，具体为：以分子氧为氧化剂，在温和的光照条件下高效催化氧化苄胺偶联，生成的产物N‑亚苄基苯胺的产率很高，表现出很高的活性。此外，由于稳定性高，该有机框架材料被回收和重复使用至少4次，产率没有明显的变化。

技术领域

本发明属于多酸基金属有机框架化学材料制备技术领域，具体涉及一例新的多酸基金属有机框架材料、合成方法及其在光催化氧化苄胺偶联中的应用。

背景技术

亚胺及其衍生物作为合成药品、染料和农用化学品的重要中间体，近年来受到广泛关注。在此背景下，一些催化剂例如2-碘代苯甲酸、钌基和金基催化剂等几种催化剂已经对苄胺偶联的反应进行了研究。然而，这些催化剂普遍因价格昂贵、稳定性差、产率低，并且需要较高温度等诸多因素而被限制了应用。在低温常压下光催化氧化苄胺偶联生成亚胺提供了一种温和的途径。这种方法对胺氧化成亚胺有几个优点：该过程通常在室温条件下进行；一般使用分子氧作为氧化剂；固体光催化剂在使用后很容易分离进行循环再利用。因此，在温和条件下开发利用可见光催化胺氧化成亚胺的经济、环保型光催化剂，将使这一过程比传统的热催化更加绿色和可持续。

金属有机骨架是一类由无机金属节点和有机配体构成的晶体材料，在光催化领域有着广泛的应用前景。通过调节功能无机金属或有机配体的组成，MOFs的性能很容易得到调整。具有长期稳定性和化合物中天然丰度丰富的金属，如Cu²⁺、Zr⁴⁺、Ni²⁺或Co²⁺等，这些过渡金属的催化氧化工艺被认为是一种绿色温和的催化方法。特别是金属铜催化剂，在分子氧的条件下能将胺氧化成亚胺。另一方面，DPNDI具有独特的光学和电化学特性，是形成n型半导体材料的有机化合物之一。在光照射下，DPNDI可形成自由基阴离子。可以通过连续的光照射进一步激发。同时，多金属氧酸盐(POMs)不仅与各种有机配体表现出多样的配位性，而且还表现出独特的物理化学性质。在构建多酸基金属有机骨架时，一些POMs被认为是重要的构筑单元。考虑到MOFs具有明确的空腔结构，将POMs加入到MOFs中开发高效的光催化剂将是一个很好的设计；得到的化合物可能拥有POMs、无机金属和有机配体的光学和电子性质。

发明内容

本发明目的在于提供一例以光敏剂配体、过渡金属与多金属氧酸盐通过自组装形成的多酸基金属有机框架材料、合成方法及其在光催化氧化苄胺偶联反应中的应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种多酸基金属有机框架材料SiW-Cu-DPNDI，该有机框架材料的化学式为：{Cu₄(C₂₆H₁₆N₄O₄)₄(CH₃CN)₂[SiW₁₂O₄₀]}•4H₂O。

上述多酸基金属有机框架材料的合成方法，其由DPNDI，一水合醋酸铜和Na₁₀[α-SiW₉O₃₄]·18H₂O在水热条件下反应获得，具体包括如下步骤：