[发明专利]基于六核铽簇的三维多孔配合物的合成方法和应用

说明书

本发明公开了一种基于六核铽簇的三维多孔配合物的合成方法和应用，铽配合物的化学式为[Tb₆L₂·(2‑FBA)₂·(H₂O)₆·(μ₃‑OH)₈]_n，其中，2‑FBA为2‑氟苯甲酸，L为羧基去质子的3,3′,5,5′‑四(4‑羧基苯基)‑4,4′‑联苯二胺阴离子配体，合成方法为在3,3′,5,5′‑四(4‑羧基苯基)‑4,4′‑联苯二胺、2‑氟苯甲酸和铽(III)金属盐中加入N,N‑二甲基甲酰胺使其均匀分散，于100～120℃下保持3～6天后，自然降至室温20～25℃，过滤后得到棕色块状单晶为铽配合物，本发明的铽配合物拥有催化位点和丰富的孔道结构，是一种良好的催化剂。

技术领域

本发明涉及有机-无机配位化合物和晶体学技术领域，主要是涉及一种基于六核铽簇的三维多孔配合物的合成方法和应用，三维多孔配合物通过有机配体3,3′,5,5′-四(4-羧基苯基)-4,4′-联苯二胺和铽(III)离子自组装得到，由于其拥有开放的孔道结构和丰富的催化位点，使其可以作为异相催化剂用于化学固定CO₂和环氧化合物得到环碳酸酯。

背景技术

当下，我国和其他国家正面临极大的环境污染问题，特别是由于温室气体CO₂等导致的全球气温上升所引发的一系列环境问题。因此，全世界广大的科学家都在致力于设计合成不同的材料，以用于将温室气体CO₂捕获和转化成更加有用的工业原料，这样不仅能够解决其产生的全球变暖问题，也可以将其转化成有用的化工原料，如：环碳酸酯等。现在使用的材料主要包括各种金属氧化物、聚合物、高分子材料、分子筛和复合材料等。但是，这些材料依然有很多急需解决的难题，例如：材料的稳定性差、效率低、价格高、选择性差、反应条件苛刻等问题。因此，制备更加高效的材料用于CO₂和环氧化合物的环加成反应成为急需解决的难题之一。

配位聚合物，也称作金属-有机骨架化合物，是由无机金属部分和有机配体部分通过配位键形成的三维周期有序的晶体材料。这类材料具有很多优异的特性，如：可控的孔道结构、高比表面积、结构丰富等特点，使其在异相催化、荧光检测、吸附分离等众多领域具有潜在的应用价值。这几十年，配位聚合物在配位化学、晶体学和材料学等众多领域均成为研究最热的材料。近期，科学家开始尝试设计合成同时含有多种优势的金属-有机骨架化合物材料，如：含有丰富的孔道、大量的路易斯碱位点和开放的金属位点。利用这类材料作为异相催化剂，催化CO₂和环氧化合物合成环碳酸酯。但是，该领域的研究相对较少，也面临许多问题，如：材料孔道尺寸较小，不利于底物扩散；材料的稳定性较差；需要高温高压等问题。迄今为止，还没有任何报道使用含有氨基的刚性有机配体3,3′,5,5′-四(4-羧基苯基)-4,4′-联苯二胺(简称H₄L)用于构建可以用于化学固定CO₂的多孔金属-有机骨架化合物材料。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种三维多孔结构的铽配合物，该铽配合物具有丰富的孔道结构、大量的氨基位点和催化位点。

本发明的另一目的是提供所述铽配合物的合成方法，该合成方法使用刚性的、利用氨基作为Lewis碱位点的四羧酸有机配体3,3′,5,5′-四(4-羧基苯基)-4,4′-联苯二胺，该3,3′,5,5′-四(4-羧基苯基)-4,4′-联苯二胺的所有羧酸官能团去质子后和铽离子构筑得到了含有两种孔道结构的材料，该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铽配合物在CO₂化学固定成环碳酸酯中的应用，本发明的铽配合物对于CO₂和环氧化合物合成环碳酸酯具有显著的催化效果和出色的循环使用能力，可广泛应用在催化晶体材料领域。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。