[发明专利]具有二维层状结构的金属银配位聚合物及其制备与应用

说明书

技术领域

本发明属于新型无机-有机杂化材料的合成、结构及性能技术领域，特别涉及到一种具有二维层状结构的配位聚合物材料的制备，更具体的说是3,5-双(2-吡啶基)-4-(4-吡啶基)-1,2,4-三唑-银配位聚合物及其制备与在选择性阴离子交换方面的应用。

背景技术

随着配位化学的发展，将晶体工程学的概念引入到配位超分子结构的设计当中而延伸出了一个重要的学科分支—配位聚合物（Coordination Polymer）。其定义为：配体分子或者离子与金属离子之间通过配位键组装而形成的具有高度规整无限网络结构和特殊物理化学性质的一类晶体材料。配位聚合物的研究跨越了无机化学、有机化学、物理化学、配位化学、超分子化学、材料化学、晶体工程学和拓扑学等多个学科领域，已经成为当今化学研究领域热门课题之一（S. R. Batten, R. Robson, Angew. Chem., Int. Ed.1998,37,14601494; M. Eddaoudi, D. B. Moler, H. Li, B. Chen, T. Reineke, M. O’Keeffe, O. M. Yaghi, Acc. Chem. Res.2001, 34, 319一330）。根据金属离子和配体连接方式的不同，已经得到了种类繁多的一维链状化合物，二维网状化合物以及三维框架结构化合物。随着科学技术的发展以及人们对于配位聚合物功能研究的深入，合成出了大量具有新奇拓扑结构并在光、电、磁、分离、催化以及吸附等方面具有优良性能的配位聚合物（G. Férey, Chem. Soc. Rev.2008, 37, 191–214; M. Du, X.-H. Bu, Bull. Chem. Soc. Jpn.2009, 82, 539–554; A. Corma, H. Carcía, F. X. Llabrés i Xamena, Chem. Rev.2010, 110, 4606–4655）。

一般来说，配位聚合物具有一定尺度的微观可调空腔，较高的热稳定性以及不溶于常见有机溶剂等良好的材料性能，其开放孔道结构中可以容纳一些客体组分（如阴离子和溶剂分子等）。尤其是阴离子，一方面阴离子在不参与配位的情况下，往往作为客体模板占据和支撑网络结构的空腔并起到平衡电荷的作用；另一方面阴离子可以通过配位改变配体和金属离子的连接方式而导致形成不同的网络结构。以上这些特点，都使得配位聚合物可以作为一种潜在的新型离子交换材料，可以广泛的使用在金属离子的痕量测定，环境中污染物的定量分析以及同位素地球化学研究等方面。然而，目前已知的具有阴离子交换功能的配位聚合物往往体现出一定的局限性。最重要的一点就是，其离子交换性能通常发生于具有相似体积和相同价态的客体阴离子之间，而对于参与配位的阴离子具有选择性交换性能的配位聚合物材料还非常少见。

发明内容

本发明的一个目的在于提供了一种具有二维层状结构的配位聚合物及其制备方法。

本发明的另一个目的在于提供了制备二维层状结构的配位聚合物所需的前体化合物及其制备方法。

本发明的再一个目的在于提供了具有二维层状结构配位聚合物的晶体。

本发明的再一个目的在于提供了二维层状结构的配位聚合物在选择性离子交换方面的应用。

为实现上述目的，本发明公开如下的技术内容：

具有二维层状结构的配位聚合物：化学式为[Ag₂L(NO₂)₂]，其中L的结构式如下：

本发明所述配位聚合物的制备方法，其特征在于：在常温常压下，将0.1~0.5 mmol AgNO₂的乙腈溶液与0.1~0.3 mmol配体L的三氯甲烷溶液混合，并保持搅拌半小时，在避光条件下，静置挥发5~7天得到无色块状单晶产物。

本发明所述的基于1,2,4-三唑的多吡啶桥联有机配体L，具有如下的结构式：

L室温存在形式为白色固体。此有机物的应用是制备稳定的配位聚合物，这种化合物作为含有多功能基团的多齿配体，在与金属离子配位时可以采取不同的配位方式。其制备方法按如下的具体步骤进行：