[发明专利]一种锰金属有机骨架材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种锰金属有机骨架材料及其制备方法和应用，其分子式为：[Mn₂(μ₄‑Hcpota)(μ₃‑Hcpota)(μ₂‑bib)₂(H₂O)]_n,H₃cpota表示2‑(4‑羧基苯氧基)对苯二甲酸，bib表示1,4‑双咪唑苯。该材料是通过水热方法制得：将MnCl₂·4H₂O、H₃cpota、bib与KOH按摩尔比(2:1:2:2～3)置于聚四氟乙烯反应器中，将水置于反应器中，控制填充度在60％‑80％之间，搅拌30分钟后，在水热反应釜中以140℃反应72h。通过自然降温冷却至室温，得到无色块状晶体，用蒸馏水洗涤后，真空干燥即可。该锰金属有机骨架材料晶体结构是包含一维锰金属链次级结构单元[Mn₂(COO)₃(H₂O)]的三维金属有机骨架材料。该锰金属有机骨架材料具有良好的热稳定性，该材料中Mn(II)离子间存在反铁磁相互作用，可作为潜在的分子磁体材料。

技术领域

本发明涉及过渡金属有机骨架材料，特别涉及一种基于过渡金属锰(II)和2-(4-羧基苯氧基)对苯二甲酸配体1,4-双咪唑苯构筑的具有反铁磁相互作用的金属有机三维骨架材料及其制备方法和应用。

背景技术

能对磁场作出某种方式反应的材料称为磁性材料。分子磁性材料是一类通过化学方法将自由基或顺磁离子(主要有过渡金属离子和稀土金属离子)及抗磁配体组合而形成的磁性化合物。分子磁性材料与传统磁体相比具有体积小、相对传统磁体密度轻、结构变化多样化、易于加工成型等特点。分子磁性材料的用途广泛。主要是利用其各种磁特性和特殊效应制成元件或器件；用于存储、传输和转换电磁能量与信息，或在特定空间产生一定强度和分布的磁场；有时也以材料的自然形态而直接利用(如磁性液体)。磁性材料在电子技术领域和其他科学技术领域中都有重要的作用。分子磁性材料可以用化学的方法对分子的结构进行修改和裁剪，进而改变其磁性实现磁性的多样性以及功能应用的多样化。因此，构建结构稳定，性能优良的分子磁体是分子磁学及材料科学领域研究的热点。

发明内容

本发明的目的在于基于上述技术现状，提供一种锰金属有机骨架材料及其制备方法以及其作为磁性材料的应用。

本发明提供的一种锰金属有机骨架材料(Mn(II)-MOF)，其分子式为：[Mn₂(μ₄-Hcpota)(μ₃-Hcpota)(μ₂-bib)₂(H₂O)]_n，其中H₃cpota表示2-(4-羧基苯氧基)对苯二甲酸，bib表示1,4-双咪唑苯。结构式为：

该Mn(II)-MOF材料的晶体属三斜晶系，空间群为P-1，晶胞参数为：α＝99.939(1)°，β＝96.406(1)°，γ＝97.933(1)°。该材料具有由相邻锰原子通过羧酸氧原子以顺-顺模式相连接形成的一维锰金属链次级结构单元[Mn₂(COO)₃(H₂O)]。该材料中Mn原子都是八面体配位环境。其中Mn1分别与四个不同羧酸中的四个O原子以及来自两个不同1,4-双咪唑苯的两个N配位；Mn2分别与三个不同羧酸中的O原子，一个配位水分子以及两个N原子配位。Mn-O键长的范围为Mn-N键长的范围为Mn2...2(μ_1,3-O,O)...Mn1与Mn1...(μ_1,3-O,O)(O-H...O)...Mn2间的距离分别为4.723(1)和X射线粉末衍射证实该Mn(II)-MOF晶体样品均一稳定。

本发明提供的Mn(II)-MOF材料的制备方法，包括如下步骤：