[发明专利]一种具有氯化钠型的多孔晶态材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有氯化钠型的多孔晶态材料及其制备方法，该多孔晶态材料的骨架结构中同时含有锌四氧和车辅式两种二级结构单元，且两种二级结构单元交替链接共同构筑成氯化钠型的三维网络结构，制备方法是将锌盐与有机配体H₂L1和H₁L1经一步溶解热反应制备而得。本发明提供的多孔晶态材料制备方法简单易行、结构稳定性高，且孔道大小和孔道表面官能团的调控可衍生出系列同构的多孔晶态材料，在分子吸附分离、存储中具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及多孔材料技术领域，具体涉及一种具有氯化钠型的多孔晶态材料及其制备方法。

背景技术

多孔材料在气体分离吸附和存储、工业催化、分子识别与传感等工程技术领域有着广泛应用。因此，新型多孔材料是推动技术创新的原动力，其合成、结构和性质研究受到研究人员的越来越多的重视。

自上世纪90年代末，两种新型的多孔晶态材料，基于Zn4O二级结构单元的MOF-5和基于车辅式二级结构单元的HKUST-1分别被美国Omar Yaghi教授在Nature期刊和香港科大Ian D.WILLIAMS教授在Science期刊上报到以来，掀起了基于配位键组装的新型多孔晶态材料的研究热潮。这类材料具有明显区别于传统分子筛和多孔碳材料的特点，包括：依据几何拓扑结构的可设计性、无限的结构可能性、易于功能化等。基于Zn4O二级结构单元的多孔晶态材料和基于车辅式的多孔晶态材料一直以来处于平行研究发展中，随着应用研究的深入，各自的缺点也逐渐被发现。

基于Zn4O二级结构单元的多孔晶态材料，虽然表现出高热稳定性，但这类材料在空气氛环境中极易分解，严重影响了性能。分解的主要原因是Zn4O二级结构单元易于受水分子进攻，导致配位键断裂。基于车辅式的结构单元虽然其常温下空气氛稳定性相对较好，但是低的热稳定性以及特殊的结构柔性导致这类多孔晶态材料在应用中受到了极大的限制。因此，这两种类型的多孔晶态材料虽然在实验室环境下表现出优异的性能，但在实际工况环境中应用却受到极大的挑战。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种由锌四氧和车辅式二级结构单元构筑的具有氯化钠型的系列多孔晶态材料及其制备方法，本发明所提供的新型多孔晶态材料在结构设计上借鉴优势互补的理念，以锌四氧和车辅式二级结构单元能够分别构筑氯化钠型网络结构作为理论支点，将上述两种经典二级结构单元融入到一个氯化钠型网络结构中，构筑新型多孔晶态材料，为应用研究提供兼有高热稳定性和空气环境乃至高湿环境稳定性的多孔晶体材料。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种具有氯化钠型的多孔晶态材料，该多孔晶态材料的骨架结构中同时含有锌四氧和车辅式两种二级结构单元，且两种二级结构单元交替链接共同构筑成氯化钠型的三维网络结构。

进一步地，所述多孔晶态材料的骨架结构分子通式是[Zn₆(O)(L1)₄(L2)₂]，其中：L1是完全脱质子的线型二酸类配体，L2是完全脱质子的具有三角配位几何构型的唑类配体，O是负二价态的氧阴离子。

所述锌四氧和车辅式两种二级结构单元通过L2交替链接，形成一维链，一维链再通过L1一端链接锌四氧二级结构单元，另一端链接车辅式二级结构单元，最终链接成具有氯化钠型结构的三维多孔晶体材料，其中车辅式是经典的结构类型，锌四氧二级机构单元是以下所列锌四氧结构单元中的第三种形式(表1)，即有由4个羧基占据赤道面，两个含氮唑类占据轴向位置。

表1锌四氧二级结构单元的结构式

结构中L1来自完全脱质子的线性二羧酸H₂L1，且结构中至少含有表2所列的一种。

表2本发明涉及的H₂L1的结构式