[发明专利]一种基于四齿羧酸配体的Zr的金属有机骨架材料和制备方法及其应用

说明书

一种基于四齿羧酸配体的Zr的金属有机骨架材料和制备方法及其应用，属于晶态材料的技术领域。化学分子式为[Zr₆O₄(OH)₈(H₂O)₄(L)₂]，L为有机配体反式苯乙烯‑3，3’，5，5’‑四羧酸。该金属‑有机骨架的合成为封闭条件下，有机配体反式苯乙烯‑3，3’，5，5’‑四羧酸与氯化锆或者氯氧锆在N,N‑二甲基甲酰胺中，经由溶剂热反应得到金属有机骨架材料的晶体；此金属有机骨架材料显示出被重铬酸根选择性淬灭。

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，特征是一种Zr的金属-有机骨架材料、制备方法及其应用研究。

背景技术

金属-有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks，MOFs)，由金属离子或金属簇与有机配体通过配位键链接而成，作为一类新型的多孔材料，具有比表面积大、孔隙率高、孔道可调等特征，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。MOFs结构的多样性主要源于有机配体多样性以及金属离子或金属簇多样的配位几何构型，因此，可通过四齿羧酸配体获得具有新颖结构的MOFs。

Zr-MOF具有良好的化学稳定性、水热稳定性和机械稳定性。基于此，荧光Zr-MOFs已经大量用于传感检测，不同孔径的MOFs对不同尺寸的客体分子有不同的响应，被选择的粒子与MOFs内表面有特殊的作用，如氢键、电子供体与受体的相互作用、形成配位共价键，这些相互作用对MOFs应用于传感检测有非常大的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于四齿羧酸配体的Zr的金属有机骨架材料和制备方法及其应用。

本发明的一种基于四齿羧酸配体的Zr的金属-有机骨架材料，其特征在于，化学分子式为[Zr₆O₄(OH)₈(H₂O)₄(L)₂]，L为有机配体反式苯乙烯-3，3’，5，5’-四羧酸。

从骨架连接构筑的角度，该金属-有机骨架的晶体结构属于单斜晶系，空间群为I2/m，晶胞参数为：α＝γ＝90°，β＝110.062(13)°。

该金属-有机骨架中，6个Zr原子结合8个μ₃-OH/O形成D4h高对称的正八面体金属中心，在Zr₆正八面体团簇中的8个边缘被配体中的羧基占据，而剩下的8个边缘连接-OH/H₂O形成次级构筑单元(SBU)，然后次级构筑单元链接四齿羧酸配体从而构成了具有四方形孔道的三维骨架结构。

从拓扑学角度看，若将该金属-有机骨架中的Zr₆O₈簇简化成八链接节点，将四齿羧酸配体简化成四连接的节点，那么整个骨架可以简化成一个(4,8)-c连接的网状结构，其施莱夫利符号(symbol)为{4¹⁶.6¹²}{4⁴.6²}₂，是scu拓扑。

其中四齿羧酸配体L(反式苯乙烯-3，3’，5，5’-四羧酸)的结构式如下所示。

本发明金属-有机骨架材料的合成方法，包括以下步骤：