[发明专利]一种基于镉和钠杂核簇的微孔配位聚合物材料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及微孔金属-有机配位聚合物材料，特别是一种镉和钠杂核簇配位聚合物及其制备方法与应用，所述的镉和钠杂核簇配位聚合物是含有手性微孔的六重互穿的金刚石三维网络结构配合物，具有选择性吸附分离氢气和氮气的功能。

背景技术

近年来，通过金属离子与有机多功能配体的配位来构筑具有新型微孔孔道结构的配位聚合物材料已经引起了人们的极大兴趣，不仅因为它们拥有新颖精美的拓扑网络结构，而且主要是因为它们能表现出特异的光、电、磁、催化以及吸附分离等性质或功能。（Yaghi, O. M.; O’Keeffe, M.; Ockwig, N. W.; Chae, H. K.; Eddaoudi, M.; Kim, J. Nature 2003, 423, 705；Kitagawa, S.; Kitaura, R.; Noro, S. Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 2334；Lee, J. Y. O.; Farha, K.; Roberts, J.; Scheidt, K. A.; Nguyen, S. T.; Hupp, J. T. Chem. Soc. Rev., 2009, 38, 1450；Ma, L. Q.; Abney, C.; Lin, W. B. Chem. Soc. Rev., 2009, 38, 1248.等）。然而设计和构筑这类具有特殊结构和性能的孔道材料具有很大的挑战性，特别是具有选择性吸附气体功能的材料。这是因为这类聚合物材料的孔道大小有严格的限制并且要求其有很好的稳定性。有一种方法是利用互穿来控制孔道的大小，而且还可以增加聚合物的稳定性。根据互穿所形成的孔道大小，结合各种气体分子的动力学半径大小，可以使动力学半径比孔道有效半径小的气体通过，而动力学半径比孔道有效半径大的气体则难以通过，从而有效的来实现选择性吸附。迄今为止，此类具有选择性吸附性能的材料的文献报道还相对较少。(例如：Dybtsev, D. N.; Chun, H.; Yoon, S. H.; Kim, D.; Kim, K. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 32；Humphrey, S. M.; Chang, J.-S.; Jhung, S. H.; Yoon, J. W.; Wood, P. T. Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 272；Li, J. R.; Kuppler, R. J.; Zhou, H. C. Chem. Soc. Rev., 2009, 38, 1477.等)。这类材料的合成与探索，特别是合理的设计和拓展构筑杂核簇来合成这类配位聚合物对本研究领域，进而对开发高性能新材料将会产生很大的影响，并为材料科学领域注入强大的生命力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微孔镉和钠杂核簇配位聚合物和制备及其应用，该材料是含有手性微孔的六重互穿的金刚石三维网络结构配合物，具有选择性吸附分离氢气和氮气的功能。

本发明所述的镉和钠杂核簇微孔聚合物的化学式为[NH₂(CH₃)₂]₂[Cd₃Na(BDA)₃(BTA)₃]·2DMF·5H₂O，其中，BDA为4,4’-联苯二羧酸，BTA为1H-苯并三氮唑，DMF为N,N-二甲基甲酰胺；主要红外吸收峰为3476 cm^–1，3057 cm^–1，2936 cm^–1，1667 cm^–1，1588 cm^–1，1540 cm^–1，1262 cm^–1，1167 cm^–1，1099 cm^–1，1011 cm^–1，854 cm^–1，778 cm^–1，685 cm^–1，554 cm^–1，428 cm^–1。

上述所说的配位聚合物的配位主体骨架的分解温度为375 ^oC。