[发明专利]一种金属有机框架化合物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种金属有机框架化合物及其制备方法和应用，其中，该化合物的化学式为[Sr(BDPO)_0.5(H₂O)]·2H₂O；制备方法为：(1)将锶盐和BDPO配体溶于N,N‑二甲基乙酰胺和水的混合溶液中，搅拌均匀；(2)将上述混合物密闭在容器中，加热到105℃，恒温保持72h，之后冷却到室温；(3)将Step2获得的反应产物用二氯甲烷交换48h以上，然后在真空并在160℃温度下活化。本发明的有益之处在于：(1)金属有机框架化合物无毒无害，具有良好的化学稳定性和热稳定性，通过引入极性功能基团进行有机配体修饰，具有很高的乙烷/甲烷吸附选择性，可作为一种有潜力的吸附剂应用于C₂H₆/CH₄分离领域；(2)制备工艺简单，反应条件温和，可操作性强。

技术领域

本发明涉及一种化合物及其制备方法和应用，具体涉及一种金属有机框架化合物及其制备方法和应用，属于无机和材料化学技术领域。

背景技术

甲烷，作为天然气的主要成分，相对于石油和煤来说是一种低价清洁的可代替性能源。然而，甲烷中通常混有C2烃和二氧化碳等等。乙烷(C2烃)在天然气中的含量占5～10％，仅次于甲烷。所以天然气的纯化是一个重要的工业过程。

在传统石油工业中，乙烷作为化工原料通过蒸汽裂解主要用来生产乙烯。从甲烷中分离和回收C2烃不但可以提升天然气的品质，而且可以为转化为更有价值的化学品的化工过程提供原材料。

因此，合成能有效分离甲烷中乙烷的材料是十分重要的。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种能有效分离甲烷中乙烷的金属有机框架化合物。

本发明的第二个目的在于提供一种简单、快捷、安全的制备上述金属有机框架化合物的方法。

为了实现上述第一个目标，本发明采用如下的技术方案：

一种金属有机框架化合物，其特征在于，前述化合物的化学式为[Sr(BDPO)_0.5(H₂O)]·2H₂O，其中，BDPO配体的结构式如下：

前述的金属有机框架化合物，其特征在于，前述化合物具有六方手性空间群P6₂22，不对称单元含有两个占有率为50％的Sr²⁺离子、半个BDPO配体和一个配位水分子，Sr1原子与六个BDPO配体的六个羧基氧原子O1、O1、O2、O2、O4、O4以及两个羰基氧原子O5、O5连接，形成一个扭曲的十二面体配位构型，Sr2原子位于扭曲的十二面体中心，并被来自四个BDPO配体的六个氧原子O1、O1、O3、O3、O4、O4以及来自两个配位水的氧原子O1W、O1W包围，一个BDPO配体通过两个羰基和四个羧基连接十个Sr²⁺离子，产生一个左手2₁螺旋金属羧基链，该金属羧基链通过BDPO配体延伸成一个具有管状通道的三维框架，管壁被草酰胺基团和除掉配位水之后裸露的Sr²⁺金属中心占据。

前述的金属有机框架化合物，其特征在于，前述管状通道的孔径分布为

为了实现上述第二个目标，本发明采用如下的技术方案：

前述的金属有机框架化合物的制备方法，其特征在于，以锶盐和BDPO配体为原料，制备过程具体如下：

Step1：将锶盐和BDPO配体溶于N,N-二甲基乙酰胺和水的混合溶液中，搅拌均匀；

Step2：将上述混合物密闭在容器中，加热到105℃，恒温保持72h，之后冷却到室温；

Step3：将Step2获得的反应产物用二氯甲烷交换48h以上，然后在真空并在160℃温度下活化，即得。