一种锌配位聚合物碘蒸气负载材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种锌配位聚合物碘蒸气负载材料及其制备方法和应用，属于配合物制备技术领域。Zn配位聚合物碘蒸气负载材料通过以噻吩‑2,5‑二羧酸配体与Zn

A Zinc Coordination Polymer Iodine Vapor Loading Material and Its Preparation and Application

The invention discloses a zinc coordination polymer iodine vapor loading material and its preparation method and application, belonging to the technical field of complex preparation. Iodine Vapor Supported Materials of Zinc Coordination Polymers Through Thiophene 2,5 Dicarboxylic Ligands and Zinc

【技术实现步骤摘要】
一种锌配位聚合物碘蒸气负载材料及其制备方法和应用
本专利技术属于配合物制备
，具体涉及一种锌配位聚合物碘蒸气负载材料及其制备方法和应用。
技术介绍
核电是一种清洁可靠的能源，可满足日益增长的全球能源需求。因此，核废料的适当管理已成为核电生产中的一个主要安全问题。众所周知，129I和131I都是核废料中的重要放射性同位素。129I是一种危险物种，半衰期相对较长(1.57×107年)，并且具有生物累积性，因此必须捕获并通过有效手段可靠地存储。尽管131I是短寿命(半衰期为8.02天)的放射性核素，但是由于其高挥发性对人体代谢过程的直接影响，131I的立即捕获仍是必要的。当前I2捕获技术主要依靠天然或合成沸石，例如Ag0八面沸石或丝光沸石，以及其他吸附剂，如Ag+浸渍的二氧化硅和氧化铝、活性炭或石墨烯气凝胶和粉末，均因其吸收I2的能力而闻名。但是，它们主要的缺点是昂贵和/或低效率的恢复，无法重复使用。最近亟需寻找具有快速捕获I2和可重复使用的材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种锌配位聚合物碘蒸气负载材料及其制备方法和应用，解决了现有捕获I2材料昂贵和低效率恢复的问题。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种锌配位聚合物碘蒸气负载材料，所述锌配位聚合物碘蒸气负载材料的化学式为：[Zn3(tdc)3(DMF)3]·2DMF；其中，tdc2-为噻吩-2，5-二羧酸，DMF为N，N-二甲基甲酰胺。更优地，锌配位聚合物碘蒸气负载材料包括三核单元和双核单元；三核单元由八个不同噻吩-2,5-二羧酸羧基上的氧原子与三个Zn2+连接形成；双核单元由三个不同噻吩-2,5-二羧酸羧基上的氧原子和三个不同DMF分子上的氧原子与两个Zn2+(Zn2和Zn3)连接形成。更优地，三核单元包含三个Zn2+离子，命名为Zn1和两个Zn4，Zn1和Zn4均采取六配位的配位模式，其中Zn1分别与来自六个不同噻吩-2，5-二羧酸上的六个羧基氧原子进行配位；一个Zn4分别与来自四个不同噻吩-2，5-二羧酸上的六个羧基氧原子进行配位，另一个Zn4分别与来自四个不同噻吩-2，5-二羧酸上的六个羧基氧原子进行配位；双核单元包含两个Zn2+离子，命名为Zn2和两个Zn3，Zn2和Zn3均采取六配位的配位模式，其中Zn2分别与来自四个不同噻吩-2，5-二羧酸上的六个羧基氧原子进行配位；Zn3分别与来自三个不同噻吩-2，5-二羧酸上的三个羧基氧原子和三个DMF分子的氧原子进行配位。更优地，噻吩-2，5-二羧酸离子配体采用以下配位模式：(η1-η1)-(η2-η1)-μ4、(η2)-(η2)-μ2和(η1-η1)-(η1-η1)-μ4。更优地，锌配位聚合物碘蒸气负载材料为Monoclinic晶系，空间群为P21/c，单胞参数为α＝90°,β＝102.52°,γ＝90°,Z＝4。本专利技术还公开了所述的锌配位聚合物碘蒸气负载材料的制备方法，包括以下步骤：1)按照Zn2+的可溶性盐、噻吩-2，5-二羧酸和N，N-二甲基甲酰胺的摩尔比为10:10:1的比例，称量Zn2+的可溶性盐、噻吩-2，5-二羧酸和N，N-二甲基甲酰胺溶液；2)将Zn2+的可溶性盐溶解于N，N-二甲基甲酰胺溶液中，再加入噻吩-2，5-二羧酸；3)在密封条件下，在373K下恒温处理48h，然后缓慢冷却至室温，过滤、洗涤，得到无色透明条状晶体，即为锌配位聚合物碘蒸气负载材料。更优地，Zn2+的可溶性盐为醋酸锌、硫酸锌或硝酸锌。更优地，所述洗涤为用新鲜DMF溶剂洗涤。本专利技术还公开了所述的锌配位聚合物碘蒸气负载材料作为碘捕获剂、碘释放剂或碘存储剂的应用。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术公开的Zn配位聚合物碘蒸气负载材料，利用噻吩-2，5-二羧酸为配体与Zn2+的可溶性盐制备得到Zn的配位聚合物，其重复单元为不对称单元，不对称单元包含三个Zn2+、三个噻吩-2，5-二羧酸离子和三个配位的DMF分子；通过紫外光谱仪测试表明该聚合物具有可快速捕获和释放碘蒸气的功能，且碘蒸气捕获量较大。本专利技术公开的Zn配位聚合物碘蒸气负载材料制备方法，首先将Zn2+的可溶性盐溶解于DMF溶液中，再加入噻吩-2，5-二羧酸，密封反应，最终得到Zn配位聚合物，外观为无色透明条状晶体，无味道，不溶于有机溶剂与水，具有工艺简单、成本低廉、重复性好等优点。本专利技术公开的锌配位聚合物能够快速捕获、释放或存储碘蒸气，可作为碘蒸气负载材料，并且可以重复使用。附图说明图1为配合物[Zn3(tdc)3(DMF)3]·2DMF的不对称单元结构图；图2为是配合物[Zn3(tdc)3(DMF)3]·2DMF的金属离子配位模式结构图；其中，图A是三核单元的金属离子配位模式结构图，图B是双核单元的金属离子配位模式结构图；图3为配合物[Zn3(tdc)3(DMF)3]·2DMF的配体配位模式结构图；其中，图A是(η1-η1)-(η2-η1)-μ4配位模式结构图，图B是(η2)-(η2)-μ2配位模式结构图，图C是(η1-η1)-(η1-η1)-μ4配位模式结构图；图4为配合物[Zn3(tdc)3(DMF)3]·2DMF的二维结构图及(3,6)-connectedkgdnet拓扑图；图4A为配合物的二维结构图，图4B为(3,6)-connectedkgdnet拓扑图；图5为配合物[Zn3(tdc)3(DMF)3]·2DMF的三维结构图及(4,8)-connectedflu拓扑图；图5A为配合物的三维结构图，图5B为(4,8)-connectedflu拓扑图；图6为配合物[Zn3(tdc)3(DMF)3]·2DMF的粉末衍射图，assynthesized代表聚合物实验测得结果，simulated代表单晶模拟结果；图7为配合物[Zn3(tdc)3(DMF)3]·2DMF的热重分析图；图8为配合物[Zn3(tdc)3(DMF)3]·2DMF二氧化碳吸附图；图9为配合物[Zn3(tdc)3(DMF)3]·2DMF晶体浸入I2蒸气中时，显示颜色变化的照片；图10为配合物[Zn3(tdc)3(DMF)3]·2DMF晶体浸入乙醇中时，I2释放过程中颜色变化的照片；图11为配合物[Zn3(tdc)3(DMF)3]·2DMF晶体浸入乙醇I2释放过程的UV/vis吸收光谱随时间变化图；图12为在298K下碘蒸气释放量随时间变化图；图13为298K下碘蒸气最大释放量随循环次数变化图；图14为I2捕获的TG图。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。实施例1一种锌配位聚合物碘蒸气负载材料的制备方法，包括以下步骤：1)按照硝酸锌、噻吩-2，5-二羧酸和DMF的摩尔比为10:10:1的比例，称量59.5mg硝酸锌即0.2mmol硝酸锌、34.4mg噻吩-2，5-二羧酸即0.2mmol噻吩-2，5-二羧酸和10mLDMF溶液即0.02mmolDMF；2)将硝酸锌溶解于DMF溶液中，将溶液移入反应釜中，再向反应釜中加入噻吩-2，5-二羧酸；3)将反应釜密封，在373K下恒温48h，然后缓慢冷却至室温，过滤后用DMF溶液洗涤，得到无色透明条状晶体，即为Zn配位聚合物。本专利技术利用噻吩-2，5-二羧酸为配体与硝酸锌通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锌配位聚合物碘蒸气负载材料，其特征在于，所述锌配位聚合物碘蒸气负载材料的化学式为：[Zn3(tdc)3(DMF)3]·2DMF；其中，tdc2‑为噻吩‑2，5‑二羧酸，DMF为N，N‑二甲基甲酰胺。

【技术特征摘要】
1.一种锌配位聚合物碘蒸气负载材料，其特征在于，所述锌配位聚合物碘蒸气负载材料的化学式为：[Zn3(tdc)3(DMF)3]·2DMF；其中，tdc2-为噻吩-2，5-二羧酸，DMF为N，N-二甲基甲酰胺。2.根据权利要求1所述的一种锌配位聚合物碘蒸气负载材料，其特征在于，锌配位聚合物碘蒸气负载材料包括三核单元和双核单元；三核单元由八个不同噻吩-2,5-二羧酸羧基上的氧原子与三个Zn2+连接形成；双核单元由三个不同噻吩-2,5-二羧酸羧基上的氧原子和三个不同DMF分子上的氧原子与两个Zn2+(Zn2和Zn3)连接形成。3.根据权利要求2所述的一种锌配位聚合物碘蒸气负载材料，其特征在于，三核单元包含三个Zn2+离子，命名为Zn1和两个Zn4，Zn1和Zn4均采取六配位的配位模式，其中Zn1分别与来自六个不同噻吩-2，5-二羧酸上的六个羧基氧原子进行配位；一个Zn4分别与来自四个不同噻吩-2，5-二羧酸上的六个羧基氧原子进行配位，另一个Zn4分别与来自四个不同噻吩-2，5-二羧酸上的六个羧基氧原子进行配位；双核单元包含两个Zn2+离子，命名为Zn2和两个Zn3，Zn2和Zn3均采取六配位的配位模式，其中Zn2分别与来自四个不同噻吩-2，5-二羧酸上的六个羧基氧原子进行配位；Zn3分别与来自三个不同噻吩-2，5-二羧酸上的三个羧基氧原子和三个DMF分子的氧原子进行配位。4.根据权利要求1所述的一种锌...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷政，史碧波，王策，李茜窈，马维敏，张星曜，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61