[发明专利]一种具有阳离子传感性能的Zn-MOF材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种具有阳离子传感性能的Zn‑MOF材料及制备方法。Zn‑MOF材料化学式为Zn(H₂O)₂(C₈H₄O₄)_1/2(C₅H₃N₂O₂)，分子式为C₉H₉N₂O₆Zn，分子量为306.58，属于正交晶系，Pbca空间群。称取ZnCl₂溶解到蒸馏水中，搅拌；2‑吡嗪甲酸、对苯二甲酸和KOH溶解到N,N‑二甲基甲酰胺溶液中，搅拌。而后将二者混合，搅拌后，转移至带聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中。80℃条件下反应五天。通过程序降温至室温，得到无色块状晶体。收集，洗涤，真空干燥，即得目标产物。本发明方法操作简便、条件温和、产率高，所制备的Zn‑MOF材料具有良好的阳离子传感性能。

技术领域

本发明涉及配位聚合物领域，特别是一种具有阳离子传感性能的Zn-MOF材料及制备方法。

背景技术

近年来，金属有机框架化合物(Metal-Organic Framework，MOF)的设计和构筑方面都取得了显著地进展，科学家通过持续不断的努力，获得了大量的具有不同拓扑结构的新材料。在这个领域中，强烈的兴趣在于MOF材料不仅能够表现出新颖的美学结构多样性，而且这些化合物在光、电、磁、催化、气体吸附等各个方面都有极其重要的潜在应用。值得关注的是，MOF材料在传感方面的探究，通常被用来检测阳离子、阴离子、小分子、水蒸气、爆炸物等，它们展示了良好的灵敏度和较高的选择性。这是因为不同的孔拓扑结构、可进入的孔道、路易斯酸或碱活性位点能够对分析物有高选择性的识别。除此之外，框架和分析物之间的相互作用，从而产生较低的检测限和较高的灵敏度。

2-吡嗪甲酸与对苯二甲酸分别和过渡金属所形成的化合物常见于各类报道中，但是采用这两种混合配体与过渡金属反应，尚未见于文献报道。在这样的研究背景下，我们构筑了混配型Zn-MOF材料，这种化合物在阳离子传感方面有着光明的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于2-吡嗪甲酸、对苯二甲酸作为混合配体和过渡金属Zn²⁺离子构筑具有阳离子传感性能的Zn-MOF材料及制备方法。

本发明涉及的Zn-MOF材料化学式为Zn(H₂O)₂(C₈H₄O₄)_1/2(C₅H₃N₂O₂)，分子式为C₉H₉N₂O₆Zn，分子量为306.58，属于正交晶系，Pbca空间群；其结构特点是中心的Zn²⁺离子与两个水分子，两个2-吡嗪甲酸分子，一个对苯二甲酸分子相连，构成三维框架结构；沿b轴方向的三维结构堆积图能看到具有一定的孔道结构；孔道尺寸为指向孔道内部有多个未配位的羧酸根基团能以与阳离子有较强的相互作用,Zn-MOF材料的晶体学参数见表1，Zn-MOF材料的键长和键角(°)见表2。

表1：Zn-MOF材料的晶体学参数

表2：Zn-MOF材料的键长和键角(°)

所述Zn-MOF材料制备方法具体步骤为：

(1)将0.1363g(1mmol)ZnCl₂溶解到15mL蒸馏水中，搅拌半小时。