[发明专利]一种结构稳定的二维超微孔晶态稀土配位聚合物及制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种结构稳定的二维超微孔晶态稀土配位聚合物及制备方法及应用，利用4,4＇4〞‑三甲酸三苯胺配体与稀土离子La³⁺组装合成得到的稀土配位聚合物具有二维贯通的超微孔结构，提高了小分子在微孔结构内的物质传输速度，因此CO₂气体吸附能够更快地达到吸附饱和，同时在荧光传感应用中也提高了荧光响应速率。本发明合成的特定晶体材料在气体吸附(包括但不限于CO₂分子)、荧光发光、荧光传感的应用。

技术领域

本发明属于配位聚合物领域，具体涉及一种结构稳定的二维超微孔晶态稀土配位聚合物及制备方法及应用。

背景技术

多孔配位聚合物，又称金属有机框架化合物，是一类由金属离子和有机配体构成的晶态多孔无机-有机杂化材料。与传统的无机分子筛相比，多孔配位聚合物具有结构多样，比表面积高，易于修饰等优点，可用于吸附、分离、分子识别、催化等领域。根据国际纯粹与应用化学协会(IUPAC)对孔径的定义和分类，把孔径尺寸为0.7-2.0纳米的微孔称为极微孔(sumpermicropore)，孔径尺寸小于0.7纳米的微孔称为超微孔(ultramicropore)。

目前的研究多集中于极微孔配位聚合物，而对超微孔配位聚合物研究极少。相比于极微孔配位聚合物，超微孔配位聚合物虽然比表面积小，但却具有结构更加稳定的优点，这是微孔配位聚合物能应用于现实世界的关键参数。所谓结构稳定包括结构热稳定性和化学稳定性。热稳定性是指微孔配位聚合物在脱除其孔道中的溶剂后仍然能保持其晶态属性；化学稳定性指配位聚合物在脱除孔道中的溶剂后在化学溶剂分子浸蚀下仍然能保持其晶态属性。另外一方面，由于普通的气体分子的动力学直径多分布在0.2-0.6纳米范围之内，这类分子进入超微孔后将与超微孔表面产生较强的范德华作用力，因而超微孔配位聚合物特别适合于这类气体分子的存储和分离。

构建结构稳定的超微孔配位聚合物的策略之一是在合适的合成条件下，利用高价金属离子与刚性有机配体进行自组装。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明提供了一种利用4,4＇4〞-三甲酸三苯胺配体与稀土离子La³⁺组装合成得到结构稳定的二维超微孔晶态稀土配位聚合物，这是由于4,4＇4〞-三甲酸三苯胺是一种刚性有机配体，而稀土离子具有高价态(+3)、配位数高等配位特点，利用它们进行自组装可得到一类结构稳定的超微孔配位聚合物。

本发明采用的技术方案是：

一种结构稳定的二维超微孔晶态稀土配位聚合物，由4,4＇4〞-三甲酸根三苯胺配体与稀土La³⁺离子通过配位键联而形成的蜂窝状的二维微孔结构，分子式为：{[La(NTB)]·(Solvent)₃}_n，具体结构式如下：

一种结构稳定的二维超微孔晶态稀土配位聚合物制备方法，其特征在于，该制备方法如下：

向反应器中加入0.01-0.1mol4,4＇4〞-三甲酸三苯胺配体、0.05-0.5mol镧的无机盐、0-1.5mL有机溶剂、pH＝1-8，0-0.5mL水溶液，0-0.5mL蒸馏水，密封后在65-100℃条件下加热反应3-48h，可得晶态物质。

优选的，所述的镧的无机盐包括LaCl₃、La(NO₃)₃和La(CH₃COO)₃中任意一种，上述镧的无机盐中可混合掺杂少量(含量40％摩尔比)其它稀土元素，所述稀土元素包括铕。

优选的，所述的有机溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二乙基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中任意一种。

优选的，所述的水溶液包括HCl溶液。