[发明专利]一种配位聚合物材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种配位聚合物材料及其制备方法和应用，所述配位聚合物材料为[Cd(1,3‑bdc)(3,3'‑tpcb)subgt;0.5/subgt;]subgt;n/subgt;，其中3,3'‑tpcb为1,2,3,4‑四(3‑吡啶基)环丁烷，1,3‑bdc为1,3‑苯二甲酸根，n为重复单元数，是任意正整数。将配位聚合物材料[Cd(1,3‑bdc)(3,3'‑tpcb)subgt;0.5/subgt;]subgt;n/subgt;置于低湿环境下，可吸收环境中的水分，生成[Cd(1,3‑bdc)(3,3'‑tpcb)subgt;0.5/subgt;(Hsubgt;2/subgt;O)]subgt;n/subgt;；通过太阳能集热器加热，使配位聚合物吸附的水挥发出来，并凝结成液态水，从而实现空气循环取水。该配位聚合物材料的合成方法操作简单，可重复性好，产品产率高，并可从空气中循环取水。

技术领域

本发明属于新型材料领域，具体涉及一种可用于在低湿地区分散式、小规模、便携式从空气中取水的配位聚合物材料及其制备方法。

背景技术

淡水资源是最重要的自然资源，是一切生物生命活动的基础。人类真正能够利用的淡水资源是相当有限的。

空气中的水蒸气含量大、可再生、清洁，据估计空气中的水量为12.9×10¹²m³。而大气中的淡水资源仍然未得到充分的开发和利用。理论上，利用吸附剂，采用吸附式空气取水技术可将大气中的水蒸气吸附，并在太阳能的驱动，从吸附剂中挥发出来，降低其露点温度，将水汽凝结成液态水，将其转化成可供人们使用的淡水。吸附式空气取水是一种极具潜力、灵活便捷、耗能低的取水方式。

在吸附式空气取水技术中，吸附剂的性能是关键因素。高性能的吸附剂能够显著提高其取水的效率。配位聚合物材料是其中的一种有效的孔材料，与传统的吸附材料沸石、硅胶、分子筛相比，其具有亲水性可控可调、解吸再生温度低等独特优势。新型多孔配位聚合物材料的研究和开发逐渐成为空气取水领域的热点。

发明内容

本发明提供了一种配位聚合物材料及其制备方法和应用。本发明配位聚合物材料在空气湿度20％-30％的低湿环境中，可快速吸附空气中的水分。通过太阳能集热器产生的高温，使吸附的水从配位聚合物晶格内挥发出来，并凝结成液态水，从而实现小规模空气取水。

本发明配位聚合物材料，为[Cd(1,3-bdc)(3,3'-tpcb)_0.5]_n，其中3,3'-tpcb为1,2,3,4-四(3-吡啶基)环丁烷，1,3-bdc为1,3-苯二甲酸根，n为重复单元数，是任意正整数。

其中，1,2,3,4-四(3-吡啶基)环丁烷和1,3-苯二甲酸根的结构式分别为：

1,2,3,4-四(3-吡啶基)环丁烷

本发明配位聚合物材料是晶态无机-有机杂化材料，属于三斜晶系，空间群，晶胞参数为α＝112.88(3)°，β＝90.29(3)°，γ＝103.76(3)°。

本发明配位聚合物材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：将1,2-二(3-吡啶基)乙烯、1,3-苯二甲酸、四水合硝酸镉和去离子水置于聚四氟乙烯反应釜中，将反应釜密封，高温高压下反应，反应结束后缓慢冷却至室温，可得到无色的块状晶体[Cd(1,3-bdc)(3,3'-bpe)]_n，过滤、洗涤、晾干、收集块状晶体。

步骤1中，1,2-二(3-吡啶基)乙烯的结构式如下所示：

步骤1中，块状晶体[Cd(1,3-bdc)(3,3'-bpe)]_n的晶胞参数为：α＝114.07(3)°，β＝91.09(3)°，γ＝102.82(3)°。