[发明专利]4-(4-吡啶基)苯甲酸配合物材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及4-(4-吡啶基)苯甲酸微孔配位聚合物材料及其制备方法和应用，该材料是具有四重穿插金刚石网络结构的微孔配位聚合物材料，具有气体和有机蒸汽吸附和储存、变色水指示剂等功能。

背景技术

微孔配位聚合物材料的合成一般分为两种方法：扩散法和溶剂热法。其中的溶剂热法使最常用，也是最有效的合成方法。溶剂热法在一般是将反应物按照一定的配比放置于具有一定pH值的去离子水、乙醇和N，N′-二甲基甲酰胺等单一或混合溶剂，搅拌均匀后放入密封容器，如带有聚四氟衬里的不锈钢反应器或玻璃试管中加热，反应温度一般在100-200℃之间，在自生压力下进行反应。随着温度的升高反应物就会逐渐溶解并进行分子碰撞自组装，得到具有一定定向构筑思想的目标产物。这种方法反应时间较短，而且解决了反应物在室温下不能或很难溶解的问题。溶剂热生长技术具有晶体生长完美、设备简单、节省能量等优点，从而成为近年来众多合成方法中的最热焦点。微孔配位聚合物材料经常具有可容纳各种客体分子的孔穴、大的比表面积和高的热稳定性，这些优点使得微孔配位聚合物材料在传感器、催化剂、气体的储存与分离、过滤、膜分离、分子磁性、分子识别、信息储存和非线性光学等方面都有着广泛而诱人的应用前景。虽然沸石为工业上石油裂解和其它催化过程提供了可能，但配位聚合物的金属-有机骨架结构为合成出具备功能性的新材料开辟了方便之径。设计和合成微孔配位聚合物成为当前合成化学上一个很具有挑战性的课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一类基于4-(4-吡啶基)苯甲酸的具有四重穿插金刚石网络结构的微孔配位聚合物材料；

本发明的另一个目的在于提供上述微孔配位聚合物材料的制备方法；

本发明还有一个目的在于提供上述微孔配位聚合物材料在气体和有机蒸汽储存、分离及水敏材料中的应用。

本发明实现过程如下：

式(错误！未找到引用源。)表示的微孔配位聚合物材料，

M(pybz)₂·xSol    (错误！未找到引用源。)

其中，M为Fe²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Mn²⁺、Zn²⁺或Cd²⁺；

pybz为4-(4-吡啶基)苯甲酸根；

Sol为吸附量的溶剂分子，其中x为吸附的溶剂分子个数。

Sol为吸附量的溶剂分子，其中x为吸附的溶剂分子个数，不含溶剂分子的微孔配位聚合物材料置于DMF、甲醇、乙醇、乙腈和/或水溶剂中吸附溶剂分子，可得到吸附不同溶剂分子的微孔配位聚合物材料。很显然，吸附的溶剂分子数目x可以是整数，也可能是小数，x还可以为零。可以吸附单一溶剂DMF、甲醇、乙醇、乙腈或水，还可以吸附上述溶剂的混合溶剂。

当金属离子选择钴离子时，所述材料为Co(pybz)₂·2DMF，属于四方晶系，P42₁2空间群，晶胞参数为a＝22.6290()，b＝22.6290()，c＝12.8520()，α＝90.000(deg)，β＝90.000(deg)，γ＝90.000(deg)。

上述微孔配位聚合物材料的合成方法：将4-(4-吡啶基)苯甲酸钠溶于DMF溶液，加入Fe²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Mn²⁺、Zn²⁺或Cd²⁺金属盐，在100～130℃下进行溶剂热反应，得到溶剂分子为DMF的微孔配位聚合物。

将合成得到的含溶剂分子DMF的微孔配位聚合物材料在215～225℃脱去溶剂分子得到不含溶剂分子的微孔配位聚合物材料。

将不含溶剂分子的微孔配位聚合物材料置于DMF、水、甲醇、乙醇和/或乙腈中吸附溶剂分子，可得到吸附不同溶剂分子的微孔配位聚合物材料。

本发明的优点与积极效果：

1、本发明微孔配位聚合物材料结构新颖，热稳定性好，难溶，有利于循环使用；不易与其他中性有机或无机溶剂反应。

2、本发明合成原料来源广泛，合成步骤简单，产率高；

3、本发明得到的微孔配位聚合物遇水迅速变黄，可作为一种新型的不溶性痕量水敏材料；

4、本发明还可用于气体和有机蒸汽的储存及分离，经济环保。

附图说明

图1为配合物Co(pybz)₂·2DMF的金属离子配位环境；