[发明专利]一种基于三头吡唑配体的镍的金属有机骨架材料和制备方法及其应用

说明书

一种基于三头吡唑配体的镍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[Ni₈(OH)₄(OH₂)₂(BTPP)₄]，H₃BTPP为有机配体4,4'‑(5'‑(4‑(1H‑吡唑‑4‑基)苯基)‑[1,1':3',1”‑四苯基]‑4,4”‑二基)双(1H‑吡唑)。该金属‑有机骨架的合成为封闭条件下，有机配体4,4'‑(5'‑(4‑(1H‑吡唑‑4‑基)苯基)‑[1,1':3',1”‑四苯基]‑4,4”‑二基)双(1H‑吡唑)(H₃BTPP)与硝酸镍在N,N‑二甲基甲酰胺和水的混合溶液中，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对低碳烃的吸附。

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，特征是一种镍的金属-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)，由金属离子构成的无机节点与有机配体通过配位键构筑而成，具有比表面积大、孔隙率高、孔道可调等特征。MOFs在分离、传感、催化等多个领域得到了迅速发展。合成高度稳定的MOFs在该类材料的研究领域是一个广受欢迎的研究热点，它对于扩大这种新型材料的应用范围，促进它们的实际应用有巨大的推动作用。强的键相互作用通常使配位键在成键过程中的可逆自修复变得困难，导致难以形成MOFs单晶，而适合于单晶测试的晶体更是难以获得。

合成高稳定MOFs的单晶，对于确认MOFs结构中配体的无序和扭转，解析骨架的穿插状况，分析客体分子在框架中的排布以及发掘新的拓扑结构具有重要意义。同时，稳定的MOFs可以用于更严苛条件的应用，比如气体吸附、非均相催化等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于三头吡唑配体的镍的金属有机骨架材料和制备方法及其应用。

本发明的一种基于三头吡唑配体的镍的金属-有机骨架材料，其特征在于，化学分子式为[Ni₈(OH)₄(OH₂)₂(BTPP)₄]，简称BUT-123，H₃BTPP为有机配体4,4'-(5'-(4-(1H-吡唑-4-基)苯基)-[1,1':3',1”-四苯基]-4,4”-二基)双(1H-吡唑)。

从骨架连接构筑的角度，该金属-有机骨架的晶体结构属于四方晶系，空间群为I4/m，晶胞参数为：α＝β＝γ＝90o。

该金属-有机骨架中，不对称单元中存在一个与晶体独立的Ni原子和1/2个BTPP^3-配体。Ni原子以双反四面体配位构型与六个原子配位，配位原子包括三个N原子和三个O原子，其中三个N原子分别来自三个不同BTPP^3–配体的吡唑基团，三个O原子则来自反应系统的H₂O。八个相邻的Niⁱⁱ离子通过六个μ₄-OH/OH₂连接在一起，形成经典的八核Ni₈(μ₄-OH)₂(μ₄-OH₂)₄金属簇即Ni₈O₆簇。每个Ni₈O₆簇连接十二个BTPP^3–配体，每个配体桥接三个Ni₈O₆金属簇，交替连接的配体和金属簇形成了一个三维框架。