一种金属配位聚合物及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及金属有机框架材料技术领域，尤其涉及一种金属配位聚合物及其制备方法与应用。本发明专利技术公开了一种金属配位聚合物，该金属配位聚合物具有孔道结构，结晶性高，主体框架稳定，具有丰富的活性位点，对有害气体的吸附能力大大增强，且具有优异的热稳定性，热稳定性高达260℃。

【技术实现步骤摘要】
一种金属配位聚合物及其制备方法与应用
本专利技术涉及金属有机框架材料
，尤其涉及一种金属配位聚合物及其制备方法与应用。
技术介绍
金属有机框架材料因其具有多孔性、大的比表面积、结构和功能多样性的特点，在催化、导电、发光以及在气体吸附分离等领域具有潜在的应用。金属有机框架材料的设计合成不仅需要正确选择出构筑单元，还需要控制构筑单元间的相互作用，以实现分子的定向排列和组装。但现有技术金属有机框架材料还存在热稳定性差的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种金属配位聚合物及其制备方法与应用，该金属配位聚合物热性高达260℃，具有优异的热稳定性。其具体技术方案如下：本专利技术提供了一种金属配位聚合物，所述金属配位聚合物的分子式为C6H7CuN3S，单斜晶系，C2空间群，晶胞参数为：α＝γ＝90°，β＝97.131(2)。本专利技术中，所述金属配位聚合物的晶胞体积本专利技术中，所述金属配位聚合物的孔道的孔径为本专利技术中，所述金属配位聚合物中金属Cu(Ⅰ)采用扭曲四面体配位：一个Cu原子与3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-二吡唑中的N原子配位，二个S原子配位，硫氰酸根中的一个N原子配位。本专利技术中，Cu原子与3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-二吡唑中的N原子配位形成的Cu-N键长为Cu原子与S原子配位形成的Cu-S键长为Cu原子与硫氰酸根中的一个N原子配位Cu-N键长为本专利技术中，所述金属配位聚合物的红外光谱在3381(s)，3310(s)，2917(w)，2173(m)，2126(s)，1548(w)，1514(m)，1418(m)，1379(s)，1283(s)，1248(w)，1174(s)，1063(w)，1026(s)，885(w)，757(m)，682(w)，655(m)，599(w)，531(m)处有吸收峰。本专利技术还提供了一种金属配位聚合物的制备方法，包括以下步骤：将有机配体3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-二吡唑和金属盐加入有机溶剂中，进行反应，得到基于吡唑环的金属配位聚合物。本专利技术中，所述金属盐为CuSCN。本专利技术中，硫氰酸亚铜作为硫氰化物家族的一员，可以与有机配体进行配位，硫氰酸根是典型的的双齿配体，参与配位后可形成结构多样的拓扑网络结构。3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-二吡唑(又称为联吡唑)配体的吡唑环之间存在一定的扭角，具有一定的柔性，而且配体两端既有氢键的受体原子(N)，又有氢键的给体基团(N-H)，配位点多且体系容易形成氢键网络。另外，吡唑类配体既可以作为中性配体，又可以去掉质子，作为阴离子配体，为结构的多样化创造了条件。本专利技术中，3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-二吡唑和CuSCN可以制得具有孔道的，结晶性高的，主体框架稳定，热稳定性优异的配位聚合物。本专利技术金属配位聚合物中通过硫氰酸亚铜向金属配位聚合物孔道中引入了N原子和S原子，使其具有了更多更丰富的活性位点，对高毒性、高反应性、高腐蚀性气体Br2的吸附能力大大增强。并且，通过热重分析，相比于对比材料的260℃已失重达到了10％，该材料热稳定性高达260℃，因此该材料具有更优异的热稳定性。该材料将在环保方面具有巨大的应用价值和有广阔的应用前景。本专利技术中，所述3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-二吡唑和CuSCN的摩尔比为(1：0.5)～(1：2)，优选为1:1.58；所述有机溶剂与3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-二吡唑的体积质量比为(0.55mL：5mg)～(1.25mL：5mg)，优选为1.1mL：5mg。所述有机溶剂优选为乙腈或乙腈和水的混合溶剂；所述混合溶剂中乙腈与水的体积比为1:0～10:1，优选为10:1；所述反应的温度为90～140℃，时间为2～48小时。本专利技术中，所述金属配位聚合物的制备具体包括二种制备方法，其中，第一种制备方法具体为：将有机配体3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-二吡唑和金属盐加入玻璃管中，加入有机溶剂后采用氢氧机封端，超声处理后，10min内升温至130～150℃，保温48h，然后在2h内降温至室温，获得金属配位聚合物。第二种制备方法具体为：将有机配体3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-二吡唑和金属盐加入圆底烧瓶中，加入有机溶剂后置于90℃～100℃的油浴锅中回流2～4h，得到金属配位聚合物。本专利技术还提供了上述金属配位聚合物或上述制备方法制得的金属配位聚合物在吸附有害气体中的应用。本专利技术中，所述有害气体优为高毒性、高反应性和高腐蚀性的氯气或溴气。本专利技术还提供了一种吸附剂，包括：上述配位聚合物或上述制备方法制得的金属配位聚合物。从以上技术方案可以看出，本专利技术具有以下优点：本专利技术提供了一种金属配位聚合物，该金属配位聚合物具有孔道结构，结晶性高，主体框架稳定，具有丰富的活性位点，对高毒性、高反应性、高腐蚀性气体氯气或溴气的吸附能力大大增强，且具有优异的热稳定性，热稳定性高达260℃。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术实施例1制得的金属配位聚合物的单晶结构图；图2为本专利技术实施例1制得的金属配位聚合物的以金属中心铜的配位环境图；图3为本专利技术实施例1制得的金属配位聚合物的三维结构示意图；图4为本专利技术实施例1制得的吡唑环的配位聚合物的红外吸收谱图；图5为本专利技术实施例1制得的金属配位聚合物的热重分析图；图6为本专利技术实施例1制得的金属配位聚合物的X射线粉末衍射图；图7为本专利技术实施例2和3与实施例1所制得的金属配位聚合物的红外吸收谱图对比图；图8本专利技术实施例2和3与实施例1所制得的金属配位聚合物的X射线粉末衍射对比图；图9为本专利技术实施例1制得的金属配位聚合物吸附溴气的实验装置图及吸附前后样品颜色对比图；图10为本专利技术实施例1制得的金属配位聚合物吸附氯气的实验装置图及吸附前后样品颜色对比图。具体实施方式为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1本实施例为金属配位聚合物的制备，具体制备步骤如下：1)分别称量联吡唑(5.0mg，0.026mmol)和CuSCN(5.0mg，0.041mm)装进外径为8mm的玻璃管中；2)随后分别加入乙腈(1mL)、去离子水(0.1mL)，超声2mi本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属配位聚合物，其特征在于，所述金属配位聚合物的分子式为C

【技术特征摘要】
1.一种金属配位聚合物，其特征在于，所述金属配位聚合物的分子式为C6H7CuN3S，单斜晶系，C2空间群，晶胞参数为：α＝γ＝90°，β＝97.131(2)。


2.根据权利要求1的金属配位聚合物，其特征在于，所述金属配位聚合物的晶胞体积


3.根据权利要求1的金属配位聚合物，其特征在于，所述金属配位聚合物的孔道的孔径为


4.根据权利要求1的金属配位聚合物，其特征在于，所述金属配位聚合物中金属Cu(Ⅰ)采用扭曲四面体配位：一个Cu原子与3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-二吡唑中的N原子配位，二个S原子配位，硫氰酸根中的一个N原子配位。


5.根据权利要求4的金属配位聚合物，其特征在于，Cu原子与3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-二吡唑中的N原子配位形成的Cu-N键长为
Cu原子与S原子配位形成的Cu-S键长为
Cu原子与硫氰酸根中的一个N原子配位Cu-N键长为


6.根据权利要求1的金属配位聚合物，其特征在于，所述金属配位聚合物的红外光谱在3381(s)，3310(s)，29...

【专利技术属性】
技术研发人员：何军，张虎，邱小康，胡洁颖，钟苑辉，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44