[发明专利]一种具有三维多孔结构的镨配位聚合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及配位化学领域，具体涉及一种具有三维结构的镨的配位化合物的合成，更具体的说是配合物的单晶结构及其制备方法。

背景技术

近年来，功能金属有机配位聚合物材料以其多变的结构特点和优良的应用性能成为了人们的研究热点。在气体吸附和分离、离子交换、催化、光学、磁学等方面的潜在的应用，使其成为材料化学领域的研究热点和前沿课题。金属有机配位聚合物材料是一类由有机配体和金属离子或者离子簇在一定条件下进行自组装，通过配位键连接而成的具有一维、二维、三维结构的框架材料。金属有机配位聚合物的结构受多种因素的影响，包括有机配体、金属离子、温度、浓度、pH等。有机配体又包括刚性配体和柔性配体两种。刚性配体的使用利于最终配合物结构的预测，同时可以有目的的运用刚性配体构筑目标结构的金属有机配位聚合物材料；而柔性配体的使用由于其自身的柔性，增加了结构的不可预知性，同时增加了出乎意料的优异结构的可能性。再者，稀土离子也常被用来构筑金属有机配位聚合物材料，一方面由于其丰富的配位能力，配位数可以达到8-12；另一方面，稀土离子具有优良的光学性能，稀土离子构筑的配位聚合物在荧光、识别等方面展现出优良的性能。金属有机配位聚合物的研究包含了有机化学、无机化学、配位化学、材料化学等多种学科和领域，其呈现出来的优良性能具有极好的应用前景。

三(2-羧乙基)异氰尿酸酯又叫2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3,5(2H,4H,6H)-三丙酸，其英文名为Tris(2-carboxyethyl)Isocyanurate，它是一种很好的柔性配体。该配体具有三个羧基可以部分或者全部的去质子，一方面具有丰富的配位模式和构型，另一方面三个羧基既可以做氢键的给体，又可以做氢键的受体，利于形成氢键和多维度的结构。同时，结构中有三个亚甲基的柔性链，通过单键的旋转可以最大限度的满足配位构型的需要。另外配体本身还有三个羰基氧原子，也可以作为氢键的给体和受体。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三(2-羧乙基)异氰尿酸酯为配体、镨离子为金属离子的具有三维多孔结构的配位聚合物材料。

本发明中所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：一种具有三维多孔结构的镨配位聚合物，其特征在于，所述的镨配位聚合物的化学式为[C₁₇H₂₅N₄O₁₁Pr]，三斜晶系，空间群为P-1，晶胞参数为α＝113.721(5)°,β＝98.645(4)°,γ＝105.872(5)°,

进一步地，所述的配位聚合物的合成所需的配体为三(2-羧乙基)异氰尿酸酯，其化学结构式如下：

进一步地，所述的聚合物的合成所需的金属盐选自稀土金属盐；所述的金属盐优选硝酸镨、硫酸镨、氯化镨，优选硝酸镨。

进一步地，所述聚合物中镨离子采取九配位的配位方式，分别于五个三(2-羧乙基)异氰尿酸酯配体中的八个氧原子以及一个配位填充剂中的氧原子配位；所述的聚合物中三(2-羧乙基)异氰尿酸酯配体中的羧基全部质子化，且采取双齿螯合和双齿螯合-桥连的模式与五个镨离子配位，即得到三维的镨配位聚合物。

进一步地，所述的三维的镨配位聚合物中甲醇分子填充在孔道中，与三维骨架形成氢键作用。

进一步地，所述的聚合物中还包括填充剂，所述的填充剂选自N’N-二甲基甲酰胺、N’N-二甲基乙酰胺、N’N-二乙基甲酰胺的任一种。

本发明的另外一个目的是提供上述镨配位聚合物的制备方法。

本发明中所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：一种具有三维多孔结构的镨配位聚合物的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括如下步骤：

(1)称取摩尔比为1：1.8～4.2的三(2-羧乙基)异氰尿酸酯和稀土金属，加入一端封闭的玻璃管中，然后用注射器将填充剂、甲醇和去离子水的混合溶剂加入到玻璃管；所述的填充剂选自N’N-二甲基甲酰胺、N’N-二甲基乙酰胺、N’N-二乙基甲酰胺；

(2)将玻璃管抽真空，用酒精喷灯烧结封口；

(3)将密封后的玻璃管放入程序化控温的烘箱中，以2℃/分钟～5℃/分钟的速度加热到80～150℃，恒温72～120小时，然后程序降温到30度，降温速率为每分钟1℃，打开玻璃管，过滤固体物质并用甲醇冲洗，得到镨配位聚合物。

进一步地，所述的步骤(1)中混合溶剂的体积比为填充剂：甲醇：去离子水＝5:2:1。

本发明的有益效果如下：