[发明专利]三维多孔结构的锌配合物及其合成方法和应用

说明书

本发明提供了一种三维多孔结构的锌配合物及其合成方法和应用，所述锌配合物的化学式为[(Zn₄O)₂PDDA₆·2H₂O]·10DMF，使用刚性的、V型的、利用吡啶环作为Lewis碱位点的有机配体2,6‑二(4‑羧基苯基)吡啶，配体中的羧酸有机官能团去质子后具有良好的配位能力，所述锌配合物拥有催化位点和丰富的孔道结构，该锌配合物对于CO₂和环氧化合物制备碳酸酯具有显著的催化效果和出色的循环使用能力。

技术领域

本发明涉及金属-有机配位化合物技术领域，特别是涉及一种三维多孔结构的锌配合物及其合成方法和应用，通过刚性的V型有机配体2,6-二(4-羧基苯基)吡啶(H₂PDDA)构筑的Zn(II)金属-有机配位化合物拥有催化位点和丰富的孔道结构，使其可以作为异相催化材料在CO₂化学固定成环碳酸酯领域得到应用。

背景技术

现在，全世界均受困于全球环境温度上升导致的一系列环境难题之中。其中，二氧化碳作为最主要的一类温室气体，如何将其捕获和进一步利用已经成为了全世界众多科学家的研究热点问题。同时，二氧化碳也可以作为常见的众多工业化学品的碳源之一，特别是和环氧环合物合成环碳酸酯。这便对二氧化碳的捕获和利用提出了很好的可能性。现在，广大的科学家尝试使用金属氧化物、分子筛、高分子材料和各种复合材料等作为催化剂来实现二氧化碳的捕获和利用。但是，还是有很多继续挑战的难题，如：选择性、稳定性、效率、价格等，因此，制备和合成更加有效的多孔催化材料仍然是急需研究的难题之一。

配位聚合物是由金属离子或者金属簇与功能的有机配体两部分配位组装得到，由于其丰富的结构、高比表面积、可设计性等特点，使其在催化、光学器件、荧光、气体存储、分离和离子交换等领域潜在的应用前景，使其成为近年来配位化学和多孔材料领域最为活跃的研究方向。含有金属位点的多孔配位聚合物材料在二氧化碳固定环碳酸酯领域有些潜在的应用价值，主要由于其丰富的孔道结构可以用来富集二氧化碳，同时，金属位点可以作为路易斯酸催化位点催化该反应进行。但是，金属有机骨架的稳定性等问题，导致其在化学固定二氧化碳成碳酸酯领域受到很大的限制。迄今为止，还没有成功报道使用V型的有机配体2,6-二(4-羧基苯基)吡啶(简称H₂PDDA)构筑的多孔金属-有机配位化合物用于CO₂化学固定成环碳酸酯领域。相关研究必定会加深人们对这类材料的结构和CO₂化学固定性能关系认识，从而选出结构新颖且性能优良的多孔催化材料。在晶体学和异相催化材料领域均具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种三维多孔结构的锌配合物,使用刚性的、V型的、利用吡啶环作为Lewis碱位点的有机配体2,6-二(4-羧基苯基)吡啶，配体中的羧酸有机官能团去质子后具有良好的配位能力。本发明构筑的Zn(II)金属-有机配位化合物(锌配合物)拥有催化位点和丰富的孔道结构。

本发明的另一个目的是提供一种三维多孔结构的锌配合物的合成方法，所述合成方法反应操作简便易行，所需设备简单，可重现性好。

本发明的另一个目的是提供所述三维多孔结构的锌配合物的应用，该锌配合物对于CO₂和环氧化合物制备碳酸酯具有显著的催化效果和出色的循环使用能力，可在催化晶体材料领域得到广泛应用。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种三维多孔结构的锌配合物，其化学式为[(Zn₄O)₂PDDA₆·2H₂O]·10DMF，其中，所述DMF为N,N-二甲基甲酰胺，所述PDDA为羧基去质子的2,6-二(4-羧基苯基)吡啶阴离子配体，所述PDDA的结构简式如下：