[发明专利]一种以金属锌为中心体的有机配合物及其制备方法与应用

说明书

关于资助研究和开发的声明

  本发明得到天津自然科学基金（12JCZDJC21700）和天津师范大学“大创计划”项目（201210065024）的资助。

技术领域

本发明属于金属有机化学领域，具体涉及均苯四甲酸连接金属离子锌、钠的金属有机配合物和它的制备方法，以及均苯四甲酸连接金属离子锌、钠的金属有机配合物在吸附混合多环芳烃中的应用。

背景技术

金属有机骨架材料（MOF）是一种无机-有机杂化微孔晶体材料，由金属离子和有机化合物通过配位作用组合而成，不同金属离子和不同有机化合物能够形成多种多样的MOF材料，并具有不同的拓扑结构和孔隙度。由于MOF具有多变结构和永久性纳米孔、大的比表面积和良好的热稳定性等性质，所以MOF在储氢、催化等方面有广阔的应用前景。

MOF多样化的结构和特殊的性质使其在分析化学领域得到广泛应用。MOF不仅可以有效地用于样品采集、预处理和萃取，还能大大提高气相、液相色谱的选择性和灵敏度。比如用MOF-5填充石英管，进行原位取样，富集检测大气中的甲醛，这种方法不仅能将取样和预处理步骤同时进行，并且吸附效果好、储存时间长；还有将铜-异烟酸配合物填充的固相萃取微柱与液相色谱联用，该方法可以检测水样中的痕量的多环芳烃，解决实际环境分析检验的难题。在这之后，通过以上实验发现MOF具有很好的吸附和分离能力，研究人员又尝试将MOF作为涂料填涂在毛细管柱上作为固定相，有效的分离沸点十分相近的物质，比如二甲苯异构体，该方法分离速度快，理论塔板数高，提高了色谱分离能力。正是由于MOF具有特殊的性质，比如多样的结构、孔隙度和高比表面积值，因而MOF的分析应用已经覆盖了绝大多数重要的现代分析化学领域，提高了环境污染物或生物分子检测灵敏度和选择性。

现在关于MOF的合成方法有很多，最常用的有两种，第一类为常规溶液反应法，这类方法是最常用和最简便的方法，即将金属盐和配体放在适当的溶剂中，通过它们在溶液中相互作用，得到目标产物。但是这种方法由于均在室温（25?C）下进行，所以不能使它们充分作用，得不到好的晶体结构，并且产率较低；第二类方法为水热法，它是一种制备金属配合物的优秀方法，在这种条件下水的粘度会减小，扩散过程增大，从而有利于反应物逐渐作用，有利于晶体的生长。并且在适当的温度范围内，温度越高，得到的晶体形貌更加复杂和多样；而且在同等温度下，浓度越低得到的晶形会越好。

本发明中发表的[ZnNa₂（C₁₀H₄O₈）₂（H₂O）₁₀]在水热条件下合成，得到晶形好颗粒大的晶体结构，并且具有很好的重现性。同时，它在分析上也有很大的应用前景。我们以[ZnNa₂（C₁₀H₄O₈）₂（H₂O）₁₀]作为吸附剂，对混合多环芳烃进行静态吸附，因为它有很好的吸附效果，因而我们今后会将其填入气相色谱柱中，作为固定相，用于分离沸点相近结构相似的混合多环芳烃，达到分离度高、分析时间缩短的目的。由于多环芳烃是一组重要的污染物，具有强致突变和致癌作用，它们水溶性差，在水中含量低，检测非常困难，所以将MOF应用到检测多环芳烃上具有重要的实际意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种方法简便、产率高以及重现性好的MOF合成方法。本发明还涉及到了配合物作为吸附剂在对环境污染物多环芳烃吸附方面的应用。

为实现上述目的，本发明公开如下的技术方案：

具有下述化学通式的金属有机配合物：

 [ZnNa₂（C₁₀H₄O₈）₂（H₂O）₁₀]；

本发明所述的金属有机配合物晶体的晶胞参数为一维晶体，具有如图1所示的晶体结构；具有如图2所示的热重分析图；具有如图3所示的红外谱图；具有如图4所示的核磁共振氢谱图。

本发明所述金属有机配合物的晶体，其晶体结构参数如下：