[发明专利]基于四头吡唑配体的多核钴簇金属有机框架材料、制备和应用

说明书

基于四头吡唑配体的多核钴簇金属有机框架材料、制备和应用，属于晶态材料的技术领域。化学分子式为[Co₈(OH)₄(OH₂)₂(LTP)₃]，H₄LTP为有机配体3,3',5,5'‑四(1H‑吡唑‑4‑基)‑1,1'‑联苯。该金属‑有机框架的合成为封闭条件下，有机配体3,3',5,5'‑四(1H‑吡唑‑4‑基)‑1,1'‑联苯(H₄LTP)与硝酸钴在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‑有机框架材料的晶体；此金属有机‑框架材料显示出吸附氨气的性能。

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，特征是一种多核钴簇的金属-有机框架材料及其制备方法和氨气吸附应用。

背景技术

金属-有机框架材料(Metal-Organic Frameworks，MOFs)，由金属离子/金属簇构成的无机节点与有机配体通过配位键连接而成的三维框架结构。作为一类有机无机多孔材料，MOFs具有比表面积大、孔隙率高、孔性可调、结构多样等特征，在气体吸附/分离、传感、催化等多个领域具有广阔的应用前景。

在气体吸附领域，MOFs具有巨大的潜力。不同的MOFs材料对各种气体的吸附能力有一定区别。同时，稳定MOFs可以应用在更苛刻条件下的不同领域，这将大大拓展MOFs的实际应用范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于四头吡唑配体的多核钴簇的金属有机框架材料及其制备方法和氨气吸附性能研究。

本发明的一类基于四头吡唑配体的多核钴簇金属有机框架材料，其特征在于，化学分子式为[Co₈(OH)₄(OH₂)₂(LTP)₃]，H₄LTP为有机配体3,3',5,5'-四(1H-吡唑-4-基)-1,1'-联苯。

从框架连接构筑的角度，该金属-有机框架的晶体结构属于三方晶系，空间群为R-3c，晶胞参数为：α＝β＝90°，γ＝120°。

该金属-有机框架中，该晶体的不对称单元包括1/2个LTP^4-配体、2个Co原子和1个O原子。所有的Co原子皆为八面体构型的六配位模式，配位原子包括三个N原子和三个O原子，其中三个N原子来自三个不同配体中的吡唑基团，三个O原子来自反应系统中的水分子。6个Co1和2个Co2原子被6个μ₄-OH/OH₂基团连接形成一个轻微扭曲的立方Co₈(μ₄-OH)(μ₄-OH₂)金属簇(Co₈O₆)，该金属簇中，Co2原子位于立方体体对角线的两个顶点上，其他6个Co1位于其余6个顶点上。每个Co₈O₆金属簇与来自12个不同LTP^4-配体的12个吡唑基团连接，每个LTP^4-配体上的4个吡唑基团分别与4个Co₈O₆金属簇连接，形成一个三维框架。

在该金属-有机框架中，Co2···O和Co2···N的键长分别为和Co1···O和Co1···N的键长分别为和

从拓扑学角度看，每个LTP^4-配体以扭曲的四面体构型与4个Co₈O₆金属簇连接，形成一个具有ith类型拓扑的三维框架结构。

四头吡唑配体，其特征在于，所述有机配体为3,3',5,5'-四(1H-吡唑-4-基)-1,1'-联苯(H₄LTP)，化学结构式为：