[发明专利]一种水稳定的Cu(II)-MOF及应用于水吸附的应用

说明书

一种水稳定的Cu(II)‑MOF及应用于水吸附的应用，属于晶态材料的技术领域。化学分子式为[Cu₂(Ad)₂(SA)]·3DMA，Ad为有机配体腺嘌呤，SA为辅助配体丁二酸。可在湿度环境下进行捕获水分的应用，然后抽真空干燥(干燥温度大于85℃，如85℃‑100℃)进行脱吸附，循环利用。

技术领域

本发明属于晶态材料的技术领域，技术涉及金属-有机配位聚合物材料，一 种基于腺嘌呤与丁二酸构筑的Cu的金属-有机骨架材料及其制备方法。

背景技术

水是生命的重要组成成分。虽然大约71％的地球表面被水覆盖，但是世界 上部分地区的居民，仍然饱受缺水之苦。特别是，沙漠等干旱地区缺水问题严 重。由于空气中存在大量的水蒸气，从大气中收集水分是解决一些特殊地区水 短缺危机的潜在办法。其中，基于多孔材料吸附剂的物理吸附技术受到普遍青睐，它可以有效地收集大气中的水分子，并集中释放这些水。近年来，金属-有 机骨架材料(MOFs)由于其结构多样、孔径可调等优点，已表现出较高的水吸附 能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于腺嘌呤与丁二酸混合配体的Cu的金属-有 机骨架材料及其制备方法。

本发明的一种基于腺嘌呤与丁二酸混合配体的Cu的金属-有机骨架材料， 其特征在于，化学分子式为[Cu₂(Ad)₂(SA)]·3DMA，Ad为有机配体腺嘌呤，SA 为辅助配体丁二酸。

从骨架连接构筑的角度，该金属-有机骨架的晶体结构属于四方晶系，空间 群为I4₁/a，晶胞参数为：α ＝γ＝β＝90°。

该金属-有机骨架材料中每个Cu²⁺和3个腺嘌呤分子中的N原子以及2个来 自辅助配体丁二酸中的O原子配位，形成双核轮桨构型；每个配体有机配体腺 嘌呤连接3个金属Cu²⁺；该金属-有机骨架通过两种配体与金属形成的轮桨构型 沿不同方向延伸，形成了三维网状结构。

从拓扑学角度看，若将该金属-有机骨架中的金属以及两种配体简化，则该 金属-有机骨架可简化成一个六连接单节点的结构，其施莱夫利符号(symbol)为(3·⁶)(4·⁶)(7·³)，属于ttd类型的拓扑。

其中腺嘌呤与丁二酸两种配体的化学结构式如下所示。

选择这两例配体均为自然界易获取，无毒低成本原料。

本发明金属-有机骨架材料的合成方法，包括以下步骤：

密封条件下，有机配体腺嘌呤和丁二酸与硝酸铜(Cu(NO₃)₂·3H₂O)在N,N-二 甲基酰胺和去离子水的混合溶液中，经由溶剂热反应得到金属-有机骨架的晶体。

其中有机配体腺嘌呤、丁二酸与硝酸铜(Cu(NO₃)₂·3H₂O)的摩尔比为1:1: 2-4，每0.04mmol的硝酸铜对应1mL～4mL的N,N-二甲基甲酰胺和0.5mL～ 2.0mL的去离子水，所述热反应的温度为80℃，反应时间为12～48小时。在 放大原料比例可大规模制备至公斤级的粉末材料。

本发明的金属-有机骨架水稳定性好，并且耐酸耐碱耐高温。并且该MOF 可在湿度环境下进行捕获水分的应用，然后抽真空干燥(干燥温度大于85℃， 如85℃-100℃)进行脱吸附，循环利用。

附图说明

图1为金属-有机骨架结构图。

图2为不同条件下氮气吸附图。

图3为水吸附曲线图。