[发明专利]一种微孔金属-有机骨架材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于微孔金属-有机骨架材料技术领域，具体涉及一种基于间苯二酸衍生物的微孔金属-有机骨架材料及其制备方法和应用。

背景技术

近十年来，微孔金属-有机骨架材料（MOFs）一直以其丰富的拓扑结构和在气体存储或分离、离子交换、催化乃至化学传感器方面的应用而备受关注。

而在组建这些结构的过程中，有机配体扮演着举足轻重的角色。羧酸类配位聚合物材料因其结构的稳定性，多样性以及在气体吸附方面的应用引起了人们的广泛关注，尤其是在储氢方面显示出其独特的优势。多羧酸基配体的羧基平面和苯环平面间的二面角具有多样性，这一特征使它们在将金属中心固定到不同的方向方面显现出显著的优势，从而产生了众多具有新颖磁性和分光性、多种尺寸孔道或孔穴的多维网络结构。最具标志性的是Yaghi小组使用对苯二甲酸构筑的MOF-5系列。另外，有机基团苯环修饰的对苯二甲酸构建的类MOF-5结构也被相继报导出来。与之类似，1,3-苯二甲酸是另外一个重要且常用的羧酸配体。这一配体可以通过构筑车辐式二级结构单元或由一维无机链形成的六方孔道结构来进一步构建多面体笼状结构。由于苯环修饰的间苯二甲酸比对苯二甲酸更容易得到，更多有趣的结构基于此类配体被合成出来。例如基于5-叔丁基-1,3-苯二甲酸（5-bbdc）的配位聚合物Ni₈(5-bbdc)6(μ₃-OH)₄和Zn(5-bbdc)，基于4’-叔丁基-3,5-联苯二甲酸（bbpdc）的M₂(H₂O)₂(bbpdc)₂·3DMF (M为Zn²⁺, Cu²⁺, Co²⁺)。

MOFs有的是致密堆积，有的是多孔结构。多孔MOFs的应用价值，特别是选择性吸附分离性质是科学家们研究的热点和重点。在讨论微孔金属有机配位聚合物的应用价值时，必然要考虑到这些结构在弹性及热稳定性上是否经得住考验。实际上，热稳定性不够是这些配位聚合物面临的一大难题。只要持续加热，即使在中等的温度下，骨架结构中的客体分子也难以保留。而客体分子的丢失会使原有结构的稳定性大大降低，同时就降低了它们的应用价值。相比之下，在最初形成时不含无客体分子的配位聚合物（GFMMOFs）就具有较高的稳定性。另外，一般情况下GFMMOFs的孔道尺度会在小于7?，这一尺寸正好适合选择性吸附一些小分子气体，同时也适合氢气储存。例如[Cu(hfipbb)]·(H₂hfipbb)_0.5 [H₂hfipbb 为2，2-双（对-羧基苯基）六氟丙烷]就是这么一个配位聚合物，它在气体存储方面表现出了有趣的性质，更可贵的是它的晶体结构在330℃下持续加热时仍保持完好。基于以上领域背景，理论上间苯二甲酸的衍生物也能与四配位的金属离子。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种微孔金属-有机骨架材料。

本发明的另一个目的在于提供了上述微孔金属-有机骨架材料的制备方法。

本发明还有一个目的在于提供上述微孔金属-有机骨架材料的应用。

本发明提供的微孔金属-有机骨架材料，化学式为Zn(pybdc) 其中pybdc^2-为脱质子的5-(1-吡咯烷基)-1,3-苯二甲酸。