[发明专利]以咪唑阳离子为模板的稀土有机配位聚合物及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及稀土配合物材料，特别是涉及以咪唑阳离子为模板的稀土有机配位聚合物，具体涉及以咪唑阳离子为模板、以间苯二甲酸二价阴离子为配体的稀土有机配位聚合物及其制备方法。所制备的稀土有机配位聚合物在发光、催化，吸附、磁性、离子交换、高分子材料助剂等领域具有很好的应用前景。

背景技术

配位聚合物是指金属或金属簇与有机配体彼此互相连接的无机-有机杂化材料，又称为金属有机框架材料。

近年来，配位聚合物的设计与合成引起了人们极大的兴趣。这不仅是因为这类材料具有多孔洞、大比表面积、特殊的主客体关系以及各种各样有趣的分子架构和拓扑结构，而且因为这类材料作为功能材料具有发光、气体贮存及分离、催化、磁性和导电等性能。如，Chae，H.K.，Siberio-Perez，D.Y.，Kim，J.，Go，Y.，Eddaoudi，M.，Matzger，A.J.，O’Keeffe，M.and Yaghi，O.M.Nature 2004，427，523-527；Ferey，G.，Mellot-Draznieks，C.，Serre，C.，Millange，F.，Dutour，J.，Surble，S.and Margiolaki，I.Science 2005，309，2040-2042；Wu，C.D.，Hu，A.，Zhang，L.and Lin，W.J.Am.Chem.Soc.2005，127，8940-8941；Guillou，N.，Forster，P.M.，Gao，Q.，Chang，J.S.，Nogues，M.，Park，S.E.，Cheetham，A.K.，Férey，G.Angew.Chem.，Int.Ed；Kurmoo，M.Chem.Soc.Rev.2009，38，1353-1379；Shiga，T.，H.，Kitagawa，S.and Ohba，M.J.Am.Chem.Soc.2006，128，16426-16427；Otsubo，K.，Kobayashi，A.，Kitagawa，H.，Hedo，M.，Uwatoko，Y.，Sagayama，H.，Wakabayashi，Y.and Sawa，H.J.Am.Chem.Soc.2006，128，8140-8141；Sadakiyo，M.，Yamada，T.and Kitagawa，H.J.Am.Chem.Soc.2009，131，9906-9907；Allendorf，M.D.，Bauer，C.A.，Bhakta，R.K.，and Houk，R.J.T.Chem.Soc.Rev.2009，38，1330-1352；Chen，B.，Wang，L.，Zapata，F.，Qian G.and Lobkovsky E.B.J.Am.Chem.Soc.2008，130，6718-6719。

间苯二甲酸作为有机配体具有强的配位能力、多种配位方式、易形成氢键以及芳环堆积作用等特点。咪唑也因为体积小、灵活的配位能力和令人关注的发光性能常被用作有机配体。但以咪唑阳离子为模板的配位聚合物目前还极少。

模板，或称为结构导向剂，是指那些可以控制反应方向、产物的组成和结构的分子或离子。模板除了影响配合物的结构以外，还时常起到支撑和电荷平衡等作用。模板既可能出现在产物的结构中，也可能仍保留在反应体系的溶剂中。

稀土元素具有基本相同的外层电子结构和能级相近的内层4f电子，这种特殊的电子构型使它们在光、电、磁等方面有许多独特的性质，被誉为新材料的宝库。我国是稀土含量最丰富的国家，研究稀土化合物的合成及其应用有着重要的理论和实际意义。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是，提供一种具有多孔洞、大比表面积的以咪唑阳离子为模板的稀土有机配位聚合物。

本发明的第二个所要解决的技术问题是提供上述以咪唑阳离子为模板的稀土有机配位聚合物的制备方法，该方法对环境友好，简单易行，成本低，产率高，易于大规模工业化生产。

本发明的第三个目的在于提供上述以咪唑阳离子为模板的稀土有机配位聚合物在发光、催化，吸附、磁性、离子交换、高分子材料助剂等领域的应用。

本发明利用间苯二甲酸具有较强的配位能力、多种配位方式、易形成氢键以及芳环堆积作用等特点，以咪唑阳离子为模板，制备了一类结构新颖的稀土有机配位聚合物。这类配合物具有多孔洞、大比表面积以及形成了构型特别的主客体关系，在发光、催化，吸附、磁性、离子交换、高分子材料助剂等领域具有很好的应用前景。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：