一种多笼状铁基有机骨架材料及其制备方法和应用技术

技术编号：42626517 阅读：6 留言：0更新日期：2024-09-06 01:28

本发明专利技术公开了一种多笼状铁基有机骨架材料及其制备方法和应用，该材料的分子式为[Fe<subgt;3</subgt;O(C<subgt;7</subgt;H<subgt;6</subgt;NO<subgt;2</subgt;)<subgt;2</subgt;(C<subgt;14</subgt;H<subgt;8</subgt;N<subgt;2</subgt;O<subgt;4</subgt;)<subgt;2</subgt;(H<subgt;2</subgt;O)]，其属于立方晶系，I‑43d空间群，晶胞参数：α＝β＝γ＝90°，晶胞体积为该材料是以三核铁簇、3‑氨基异烟酸和偶氮苯‑4,4′‑二甲酸为原料，乙酸和三氟乙酸为模板剂，通过溶剂热反应制备得到。本发明专利技术铁基有机骨架材料具有多笼状的结构特点，对乙烷气体有较高的吸附容量，可以实现乙烷/乙烯反向分离，在一步纯化乙烯领域具有广泛的应用前景。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属有机骨架材料，具体涉及一种多笼状铁基有机骨架材料及其制备方法和应用。

技术介绍

1、金属有机骨架材料是一类新型的固体多孔材料。它是由金属离子或金属簇与有机配体通过配位键自组装而形成的三维网状结构。金属有机骨架材料结构丰富多变，并在能源气体的吸附分离、碳捕获与转化、异相催化等领域都显示出潜在的应用前景，因此近二十年来受到众多研究工作者的广泛关注。截至目前，数以万计的用于乙烯、乙烷分离的金属有机骨架材料已被报道出来，然而用于乙烯一步纯化的多笼状有机骨架材料却为数不多。

2、铁基有机骨架材料作为一种新兴的多孔材料，常常选用三核铁簇基作为基本构筑单元，这是因为三核铁簇基可以形成6-c、8-c、9-c等多种节点，然后引入不同的有机配体，从而尝试构筑新型的多基元mofs材料，因此该类材料的结构与制备受到多个研究课题组的重视。

技术实现思路

1、本专利技术的目的是提供一种多笼状铁基有机骨架材料，并为该材料提供一种制备方法和应用。

2、针对上述目的，本专利技术提供的多笼状铁基有机骨架材料的分子式为[fe3o(c7h6no2)2(c14h8n2o4)2(h2o)]，其属于立方晶系，i-43d空间群，晶胞参数α＝β＝γ＝90°，晶胞体积为

3、上述多笼状铁基有机骨架材料的结构中存在四种不同尺寸的笼子，笼子ι是由6个三核铁簇结构单元、6个去质子化的3-氨基异烟酸和3个去质子化的偶氮苯-4,4′-二甲酸构成的扭曲的三棱柱形状的笼子，大小为笼子ⅱ是一个凹

4、本专利技术多笼状铁基有机骨架材料的制备方法为：将三核铁簇、3-氨基异烟酸和偶氮苯-4,4′-二甲酸加入n,n-二甲基甲酰胺、乙酸和三氟乙酸，待溶液澄清后，在密闭条件下130～135℃加热60～72小时，冷却至常温，得到多笼状铁基有机骨架材料。

5、上述制备方法中，优选所述三核铁簇与3-氨基异烟酸、偶氮苯-4,4′-二甲酸、乙酸、三氟乙酸和n,n-二甲基甲酰胺的摩尔比为1:4.0～4.5:1.2～1.5:0.13～0.18:0.07～0.09:2.9～3.3。

6、上述制备方法中，进一步优选在密闭条件下130℃加热72小时。

7、本专利技术还提供了所述多笼状铁基有机骨架材料在吸附分离乙烯和乙烷气体中的应用。

8、本专利技术的有益效果如下：

9、本专利技术以三核铁簇为金属源，3-氨基异烟酸和偶氮苯-4,4′-二甲酸为有机配体，乙酸和三氟乙酸为模板剂，通过溶剂热反应，制备得到多笼状铁基有机骨架材料。本专利技术多笼状铁基有机骨架材料具有惰性的孔隙环境，丰富的含氮位点，可以提供更多的超分子键和位点，除了超分子作用以外，还有范德华力的作用，并且该mof是一个多笼状的结构，三核铁簇呈8连接状态，仅有一个开放金属位点，可以减少对乙烯的吸附，在乙烷/乙烯分离领域具有广泛的应用前景。

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【技术保护点】

1.一种多笼状铁基有机骨架材料，其特征在于：该材料的分子式为[Fe3O(C7H6NO2)2(C14H8N2O4)2(H2O)]，其属于立方晶系，I-43d空间群，晶胞参数：α＝β＝γ＝90°，晶胞体积为

2.根据权利要求1所述的多笼状铁基有机骨架材料，其特征在于：该材料的结构中存在四种不同尺寸的笼子，笼子Ι是由6个三核铁簇结构单元、6个去质子化的3-氨基异烟酸和3个去质子化的偶氮苯-4,4′-二甲酸构成的扭曲的三棱柱形状的笼子，大小为笼子Ⅱ是一个凹的菱形的四面体笼子，由6个三核铁簇结构单元、4个去质子化的3-氨基异烟酸和4个去质子化的偶氮苯-4,4′-二甲酸构成，大小为笼子Ⅲ是由6个三核铁簇结构单元、4个去质子化的3-氨基异烟酸和4个去质子化的偶氮苯-4,4′-二甲酸构成的类四角星型的笼子，大小为笼子Ⅳ是由5个三核铁簇结构单元、3个去质子化的3-氨基异烟酸和3个去质子化的偶氮苯-4,4′-二甲酸构成的一种狭缝型笼子，大小为笼子Ⅳ被笼子Ι、Ⅱ、Ⅲ包围，笼子Ι、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的个数比为4:3:3:12。

3.一种权利要求1所述的多笼状铁基有机骨架材料的制备方法，其

4.根据权利要求3所述的多笼状铁基有机骨架材料的制备方法，其特征在于：所述三核铁簇与3-氨基异烟酸、偶氮苯-4,4′-二甲酸、乙酸、三氟乙酸和N,N-二甲基甲酰胺的摩尔比为1:4.0～4.5:1.2～1.5:0.13～0.18:0.07～0.09:2.9～3.3。

5.根据权利要求3所述的多笼状铁基有机骨架材料的制备方法，其特征在于：在密闭条件下130℃加热72小时。

6.权利要求1所述的多笼状铁基有机骨架材料在吸附分离乙烯和乙烷气体中的用途。

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【技术特征摘要】

1.一种多笼状铁基有机骨架材料，其特征在于：该材料的分子式为[fe3o(c7h6no2)2(c14h8n2o4)2(h2o)]，其属于立方晶系，i-43d空间群，晶胞参数：α＝β＝γ＝90°，晶胞体积为

2.根据权利要求1所述的多笼状铁基有机骨架材料，其特征在于：该材料的结构中存在四种不同尺寸的笼子，笼子ι是由6个三核铁簇结构单元、6个去质子化的3-氨基异烟酸和3个去质子化的偶氮苯-4,4′-二甲酸构成的扭曲的三棱柱形状的笼子，大小为笼子ⅱ是一个凹的菱形的四面体笼子，由6个三核铁簇结构单元、4个去质子化的3-氨基异烟酸和4个去质子化的偶氮苯-4,4′-二甲酸构成，大小为笼子ⅲ是由6个三核铁簇结构单元、4个去质子化的3-氨基异烟酸和4个去质子化的偶氮苯-4,4′-二甲酸构成的类四角星型的笼子，大小为笼子ⅳ是由5个三核铁簇结构单元、3个去质子化的3-氨基异烟酸和3个去质子化的偶氮苯-4,4′-二甲酸构成的一种狭缝型笼子，大小为笼...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛东旭，王怡，郭新爱，马亚男，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：

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