[发明专利]基于Y(Ⅲ)的六核稀土簇金属有机骨架材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及基于Y(Ⅲ)的六核稀土簇金属有机骨架材料及其制备方法和应用。采用的技术方案是：将Y(NO₃)₃·6H₂O，2′,5′‑二甲基三联苯‑4,4″‑二羧酸(L)，邻氟苯甲酸，N,N‑二甲基甲酰胺，无水乙醇加入容器中，于常温下，搅拌20～30分钟；将容器密封后放入烘箱中，于100℃～120℃下，保持2～4天；以20K·h^‑1的降温速率缓慢冷却至室温，静置得到黄色透明晶体；用N,N‑二甲基甲酰胺洗涤、过滤、干燥，得目标产物。本发明所制备的基于Y(III)的六核稀土簇金属有机骨架材料作为催化剂，用于在25℃，0.1MPa下催化CO₂环加成反应，且反应效果明显。

技术领域

本发明涉及一种基于Y(Ⅲ)的六核稀土簇金属有机骨架的制备及其在CO₂环加成反应中的应用。

背景技术

在主客体化学领域，金属有机骨架(MOFs)作为一种新型分子功能材料，关于它的研究跨越了无机化学、有机化学、物理化学、材料化学、晶体工程学、拓扑学、超分子化学和配位化学等多个学科领域。作为多学科领域交叉的产物，金属有机骨架化合物的设计合成及性能研究已发展为近年来研究非常活跃的领域之一。目前广泛应用于传感、分离、导电、药物传送，尤其在催化方面的研究引起人们极大的兴趣。

CO₂是造成温室效应的主要因素，但同时也是自然界中广泛存在的绿色无毒的C1资源。如果能将环境中的CO₂进行回收转化，使其成为有用的生活和工业原料，无论从环境保护还是资源利用的角度来看，对社会的发展都是巨大的贡献。如今，科研人员已经开发了各种工艺来将二氧化碳转化为有用的产品，如碳酸盐、聚碳酸酯、氨基甲酸酯衍生物和羧酸。利用不同的手段处理CO₂，解决当前的环境污染及温室效应，是当前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是利用六核钇簇作为金属节点，利用2′,5′-二甲基三联苯-4,4″-二羧酸(L)作为有机配体，在一定的温度下，利用溶剂热的方法合成一种基于Y(Ⅲ)的六核稀土簇的金属有机骨架材料。

本发明采用的技术方案是：基于Y(Ⅲ)的六核稀土簇金属有机骨架材料，制备方法包括如下步骤：

1)将Y(NO₃)₃·6H₂O，2′,5′-二甲基三联苯-4,4″-二羧酸(L)，邻氟苯甲酸，N,N-二甲基甲酰胺和无水乙醇加入容器中，于常温下搅拌20～30分钟；

2)将容器密封后放入烘箱中，于100℃～120℃下，保持2～4天；

3)缓慢冷却到室温，静置，将得到的晶体用N,N-二甲基甲酰胺洗涤，过滤，干燥，得目标产物。

进一步的，上述的基于Y(Ⅲ)的六核稀土簇金属有机骨架材料，所述基于Y(Ⅲ)的六核稀土簇金属有机骨架材料，其晶体属于立方晶系，空间群为Fm3m。

进一步的，上述的基于Y(Ⅲ)的六核稀土簇金属有机骨架材料，步骤2)中，将容器密封后放入烘箱中，升温速率为4～8℃·min^-1。

进一步的，上述的基于Y(Ⅲ)的六核稀土簇金属有机骨架材料，步骤3)中，所述的缓慢冷却到室温的降温速率为20℃·h^-1，并在室温下，静置一天。

上述的基于Y(Ⅲ)的六核稀土簇金属有机骨架材料作为催化剂在催化CO₂环加成反应中的应用。方法如下：于含有环氧化物和助催化剂的反应器中，加入上述的基于Y(Ⅲ)的六核稀土簇金属有机骨架材料，通入CO₂，在25℃，0.1MPa下，加热，搅拌。优选的，所述的环氧化物是环氧丙烷；所述的助催化剂是四丁基溴化铵；每1.5mL环氧化物加入40-70mg催化剂和0.2g～0.4g助催化剂。