一种新型多孔咪唑金属化合物纳米粉体及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种新型多孔咪唑金属化合物纳米粉体及其制备方法，其特征在于结构通式如下：(C3H4N2)

【技术实现步骤摘要】
一种新型多孔咪唑金属化合物纳米粉体及其制备方法


[0001]本专利技术属于新功能材料
及制药
，涉及一种新型多孔咪唑金属化合物纳米粉体及其制备方法。

技术介绍

[0002]咪唑是分子结构中含有两个间位氮原子的五元芳杂环化合物，咪唑环中的1
‑
位氮原子的未共用电子对参与环状共轭，氮原子的电子密度降低，使这个氮原子上的氢易以氢离子形式离去，具有酸性，也具有碱性，可与强碱形成盐；而其分子结构中3
‑
位氮原子具有一对未成键孤对电子，可与具有p、d空轨道的金属离子配位或成键，其与金属盐直接反应形成一类具有特殊结构的晶态或非晶态多孔材料。咪唑金属化合物是一种有机
‑
无机杂化材料，兼有无机材料的刚性和有机材料的柔性特征。咪唑与不同价态、不同离子半径的金属离子可以形成不同的框架孔隙结构，具备高孔隙率、高比表面积、孔道规整、孔径可调以及拓扑结构多样性和可裁剪性等优点，在催化、高分子材料、离子交换、气体储存和分离、医药等方面具有潜在应用。
[0003]现有技术中多采用咪唑及其衍生物（2
‑
甲基咪唑、2
‑
乙基咪唑、苯并咪唑等）和金属盐（氧化钴、氯化钴、醋酸钴等）及其氧化物（如氧化锌）等在一定的溶剂中制备出多孔骨架材料，但现有的制备方法中存在消耗试剂及种类相对较多、操作过程相对繁琐、反应后水处理困难，生产成本相对较高等方面的不足；且液相反应制备咪唑金属盐及其复合物MOF材料，其金属元素多局限于锌、钴。

技术实现思路

>[0004]本专利技术的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种新型多孔咪唑金属化合物纳米粉体及其制备方法；本专利技术通过利用阴阳离子表面活性剂能降低固体表面晶格能或液体的表面张力，使金属盐固体与有机小分子咪唑固体进行简单的固相反应，获得转化率较高（60~95%）的单金属、二元金属及多元金属咪唑化合物纳米粉体，可实现咪唑金属盐药物制备的低成本和绿色环保。
[0005]一种新型多孔咪唑金属化合物纳米粉体，其特征在于结构通式如下：(C3H4N2)
n
‑
Me
n+
，其中Me为金属，可为第二主族金属、第三主族金属、稀土金属及过渡金属。
[0006]进一步，所述一种新型多孔咪唑金属化合物纳米粉体，其特征在于：第二主族金属为Mg、Ca、Sr、Ba。
[0007]进一步，所述一种新型多孔咪唑金属化合物纳米粉体，其特征在于：第三主族金属为Al、Ga、In。
[0008]进一步，所述一种新型多孔咪唑金属化合物纳米粉体，其特征在于：稀土金属为La、Ce、Y、Sm、Pr、Dy。
[0009]进一步，所述一种新型多孔咪唑金属化合物纳米粉体，其特征在于：过渡金属为Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Cr、Cd、Bi、Ti、Sn。
[0010]进一步，所述一种新型多孔咪唑金属化合物纳米粉体，其特征在于：粉体的粒度在20~200nm，熔点在200~250℃。
[0011]一种新型多孔咪唑金属化合物纳米粉体的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）在15~30℃的常温下，按反应物的正负电荷比咪唑：Me
n+
=n:1，将固体咪唑和带结晶水的金属卤盐或硝酸盐加入到陶瓷研钵中，并加入混合物（咪唑和金属卤盐或硝酸盐）总质量的5
‑
10%的表面活性剂，其中表面活性剂为阴离子表面活性剂（如苯磺酸钠或其同系物）或阳离子表面活性剂（如十六烷基三甲基卤化铵，卤原子X=F、Cl、Br、I），以此表面活性剂为催化剂和模板剂，混合均匀；在该步骤中金属盐必须是金属卤盐或硝酸盐，并且带结晶水（例外情况，CaCl2、ZnCl2不带结晶水直接与咪唑反应，产率比带结晶水更高）；如果不带结晶水，反应很慢甚至不能反应（带结晶水的金属盐晶格能相对不带结晶水的金属盐晶格能要小，更容易被阴阳离子表面活性剂活化而发生固相反应）；（2）将步骤（1）中混合物在研钵中进行研磨10~15 min，使反应物得到充分混合与反应，并得到糊状物，静置1~2h使反应物完全反应；在该步骤中研磨即机械活化，使金属盐的晶格表面原子获得能量，结合水变成自由水；在表面活性剂的作用下，降低固/液界面张力，使体系的化学势进一步降低，发生拓扑化学反应，最终反应完全；同时，反应过程中所生成的微晶在表面活性剂的组装下，产生一定的微观形貌；洗涤移除模板剂后，使咪唑金属盐留下孔径分布不一的孔道；（3）向步骤（2）制备的糊状物中加入糊状物体积200~300%的去离子水进行溶解，搅拌溶解后进行抽滤洗涤6
‑
10次，以去除表面活性剂和未完全反应的物质（咪唑及金属盐），并获得固体滤饼；用硝酸银溶液定性检测滤液中是否残留Cl
‑
阴离子，若有Cl
‑
阴离子残留则继续抽滤洗涤，直至Cl
‑
阴离子全部除去；或通过6次以上的去离子水洗涤，以去除硝酸根离子；或向步骤（2）制备的糊状物中加入糊状物体积200~300%的去离子水进行搅拌溶解后静置6~10天使其（自然）蒸发结晶，并将晶体水洗2~3次，得固体晶体；（4）将步骤（3）获得的固体滤饼或晶体在50
‑
80℃烘箱中烘干2
‑
3h，冷却至室温后取出并研细，即获得本专利技术所述的新型多孔咪唑金属化合物纳米粉体(含量99.0~ 99.99 %)。
[0012]进一步，所述步骤（1）中苯磺酸钠的同系物为：对甲基苯磺酸钠、4
‑
乙基苯磺酸钠、异丙基苯磺酸钠、 二甲基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠等。
[0013]本专利技术的特征是以阴离子表面活性剂（如苯磺酸钠及其同系物）或阳离子表面活性剂（如十六烷基三甲基卤化铵，其中，卤原子X =F、Cl、Br、I）为助催化剂，采用室温固相合成方法均能制备出具有不同物化性能与应用性能的咪唑金属化合物多孔纳米粉体。咪唑金属化合物纳米粉体，包括咪唑分别与(1)带结晶水的第二主族元素（Me
IIA
=Mg、Ca、Sr、Ba）的卤盐（或硝酸盐）（如MgCl2.7H2O、Ca(NO3)2.4H2O、SrCl2.6H2O、BaCl2.2H2O）；与（2）带结晶水的第三主族元素（Me
IIIA
=Al、Ga、In）的卤盐或硝酸盐，如AlCl3.6H2O、Ga(NO3)3.6H2O、InCl3.4H2O；与（3）带结晶水的过渡金属（Me=Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Cr、Cd、Bi、Sn）卤盐或硝酸盐其中的一种、两种或三种，包括FeCl3.6H2O、CoCl2.(4~6)H2O、NiCl2.6H2O、CuCl2.2H2O、ZnCl2.6H2O (或不含结晶水的ZnCl2)、Cr(NO3)3.9H2O、CdCl2.2.5H2O、Bi(NO3)3.5H2O、
1:0.8:5, 1:0.6:5, 1:0.4:5时，或0.8:1:5, 0.6:1:5, 0.4:1: 5时，在表面活性剂苯磺酸钠的作用下，复合咪唑盐中所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型多孔咪唑金属化合物纳米粉体，其特征在于结构通式如下：(C3H4N2)
n
‑
Me
n+
，其中Me为金属，可为第二主族金属、第三主族金属、稀土金属及过渡金属。2.根据权利要求1所述一种新型多孔咪唑金属化合物纳米粉体，其特征在于：第二主族金属为Mg、Ca、Sr、Ba。3.根据权利要求1所述一种新型多孔咪唑金属化合物纳米粉体，其特征在于：第三主族金属为Al、Ga、In。4.根据权利要求1所述一种新型多孔咪唑金属化合物纳米粉体，其特征在于：稀土金属为La、Ce、Y、Sm、Pr、Dy。5.根据权利要求1所述一种新型多孔咪唑金属化合物纳米粉体，其特征在于：过渡金属为Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Cr、Cd、Bi、Ti、Sn。6.根据权利要求1所述一种新型多孔咪唑金属化合物纳米粉体，其特征在于：粉体的粒度在20~200nm，熔点在200~250℃。7.权利要求1
‑
6任一项所述的一种新型多孔咪唑金属化合物纳米粉体的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）在15~30℃的常温下，按反应物的正负电荷比咪唑：Me
n+
=n:1，将固体咪唑和带结晶水的金属卤盐或硝酸盐加入到陶瓷研钵中，并加入混合物总质量5
‑
10%的表面活性剂，其中表面活性剂为阴离子表面活性剂或阳离子表面活性剂，以此表面活性剂为催化剂和模板剂，混合均匀；（2）将步骤（1）中混合物在研钵中进行研磨10~15 min，使反应物得到充分混合与反应，并得到糊状物，静置1~2h使反应物完全反应；（3）向步骤（2）...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘少友，肖广兴，侯奇伟，
申请(专利权)人：湖南登科材料科技有限公司湖南洞庭药业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：