[发明专利]磷钼酸—羟基五元瓜环基多孔杂合物及其合成方法

说明书

技术领域

本发明利用磷钼酸-羟基五元瓜环基多孔道杂合物及其合成方法属于金属-氧簇-有机超分子聚合物及其合成方法领域。具体的说就是杂多酸阴离子诱导合成一类磷钼酸-羟基五元瓜环基多孔道杂合物及其合成方法。

背景技术

多金属氧酸盐或多酸(polyoxometalates,简写为POMs)与大环化合物通过静电作用或者是氢键作用，构筑具有规则或者空穴结构的晶态多孔材料。随着以无机骨架为主体的多孔材料的迅速发展，在无机材料科学和配位化学的交叉领域中出现的一类新材料。这一类材料不仅具有与沸石分子筛相似的晶体结构，而且它的结构具有可设计和可裁剪性，通过拓扑结构的定向设计和有机物的选择可以获得不同尺寸和不用构造的孔道或者空穴。总的说来，它们具有这些特征：1，较强的静电作用和氢键作用赋予了很强的可塑性；2，POMs-有机骨架材料的离散型结构，具有酸碱性、氧化性、光化学性质等。3，联接POMs的有机物具有多样性，可以根据需要选择合适的有机分子参与构筑。

瓜环(Cucurbit[n]urils，Q[n]s) 具有由n个苷脲单元和2n个亚甲基桥连起来的大环笼状化合物，其两个开口端边沿“镶嵌”着一圈羰基氧原子，因而具有与金属离子、有机分子官能团配位形成配合物的能力，可通过氢键、Π-Π堆积等作用直接配位构筑形成具有多种结构特征的瓜环基共价有机框架化合物(Covalent-Organic Framework，COF)。羟基瓜环（perhydroxycucurbit[n]uril, (HO)_2nQ[n]s）, 羟基取代瓜环不仅具有特殊的疏水性笼体和亲水性端口结构，还具有多个羟基活性基团，使其更好的与金属、有机分子、POMs等发生相互作用，形成多种多维多层次自组装超分子实体，它们在分子识别、分子器件、主客体化学及超分子化学等前沿科学以及材料研究等实际应用方面都有着很好的发展前景。

发明内容

本发明的目的在于借助杂多酸阴离子的诱导作用，设计合成羟基五元瓜环（(HO)₁₀Q[5]）多孔道杂合物及其合成方法。

本发明一类杂多酸诱导的羟基五元瓜环(HO)₁₀Q[5]多孔道杂合物，是以Keggin型磷钼酸[H₃PMo₁₂O₄₀]为诱导剂，羟基五元瓜环在碱金属盐水溶液中合成一类磷钼酸-羟基五元瓜环基多孔道杂合物，化学组成的通式为：

a{M_b(H₂O)_c(NO₃)_d@(HO)₁₀Q[5]}(PMo₁₂O₄₀) e (H₃O) f (H₂O)

式中a 为羟基五元瓜环与碱金属离子形成配合物的数量；M代表碱金属离子；b为配位碱金属离子的数量0≤ a ≤2；c为金属离子配位水分子数量0≤ c ≤2；d为被(HO)₁₀Q[5]包结的硝酸根阴离子的数量0≤ d ≤1；(HO)₁₀Q[5]代表所选用的羟基五元瓜环；(PMo₁₂O₄₀)为Keggin型磷钼酸[H₃PMo₁₂O₄₀]阴离子；e为质子化水分子的数量1≤ e ≤15；f为结晶水分子数量28≤ f ≤55。

本发明所指碱金属盐为盐酸盐、溴酸盐，如氯化钾、溴化钾、溴化钠等。

本发明已合成的一类杂多酸诱导的羟基五元瓜环多孔道杂合物为：

（1）  [C₃₀H₃₀N₂₀O₂₀] (PMo₁₂O₄₀) 3(H₃O) 48(H₂O)

（2）  2{K₂(H₂O)(NO₃)@(HO₁₀Q[5]}⁺ (PMo₁₂O₄₀)^2- 29(H₂O)