[发明专利]一种Fe的金属-有机骨架材料及其制备方法

说明书

一种Fe的金属‑有机骨架材料及其制备方法，属于晶态材料的技术领域。化学分子式为[Fe₃(μ₃‑O)(OH)(H₂O)₂(TTTA)₂]，H₃TTTA为有机配体(2E,2'E,2”E)‑3,3',3”‑(2,4,6‑三甲基苯基‑1,3,5‑三取代)三丙烯酸。封闭条件下，有机配体(2E,2'E,2”E)‑3,3',3”‑(2,4,6‑三甲基苯基‑1,3,5‑三取代)三丙烯酸与硝酸铁在N,N‑二甲基甲酰胺中，经由热反应得到金属‑有机骨架的晶体。作为一种多孔MOFs材料，在气体吸附与分离、催化、荧光、电化学等领域具有潜在的应用。

技术领域

本发明属于晶态材料的技术领域，技术涉及金属-有机配位聚合物材料，特别是一种Fe的金属-有机骨架材料及其制备方法。

背景技术

作为一类新型的有机-无机杂化多孔材料，金属-有机骨架(metal-organicframeworks，MOFs)在气体吸附与储存、传感、非均相催化、质子导电等方面具有潜在的应用。这类材料是由金属离子或金属簇与有机配体通过配位键构筑而成的。长期以来，制约MOFs应用的主要原因之一在于其化学稳定性较差。因此，构筑稳定MOFs成为该领域的一个研究热点。一般来说，构筑基于羧酸配体的稳定MOFs的方法有：(1)通过预先配体设计或者是后合成修饰的方法在配位键周围引入疏水的功能基团从而保护配位键不受水解；(2)使用高价态的金属离子(Fe³⁺、Al³⁺、Zr⁴⁺、Cr³⁺等)作为金属中心和羧酸配体配位。基于此，该发明使用一个疏水基团(甲基)功能化的三齿羧酸配体和Fe³⁺离子构筑了一例新型的Fe(III)-MOF。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Fe的金属-有机骨架材料及其制备方法。

本发明的Fe的金属-有机骨架材料，其特征在于，化学分子式为[Fe₃(μ₃-O)(OH)(H₂O)₂(TTTA)₂]，H₃TTTA为有机配体(2E,2'E,2”E)-3,3',3”-(2,4,6-三甲基苯基-1,3,5-三取代)三丙烯酸。

单晶结构分析显示，该金属-有机骨架属于正交晶系，空间群为Pnam，晶胞参数为：α＝β＝γ＝90°。

该金属-有机骨架中每个Fe³⁺离子以正八面体的配位模式和一个来自水分子或者是羟基的O原子、四个来自不同配体羧基O原子配位以及一个μ₃-O原子配位。三个Fe³⁺离子和一个μ₃-O原子、两个水分子、一个羟基以及六个不同配体上的羧基相连构成了经典的三核Fe的次级构筑单元：[Fe₃(μ₃-O)(OH)(H₂O)₂(COO)₆]。相邻的次级构筑单元进一步通过TTTA^3-配体相连构筑而成了三维的骨架网络。在该金属-有机骨架中存在一个沿着c方向的矩形通道，其尺寸约为从拓扑连接角度看，将该金属-有机骨架中的三核Fe的次级构筑单元以及TTTA^3-配体分别简化为六连接以及三连接的节点，那么该金属-有机骨架简化成一个6.3-连接的网，其点符号(point symbol)为{4²·6}₂{4⁴·6²·8⁹}，属于Flu类型的拓扑。

其中有机配体(2E,2'E,2”E)-3,3',3”-(2,4,6-三甲基苯基-1,3,5-三取代)三丙烯酸(H₃TTTA)的化学结构式为