[发明专利]包含二亚胺双水杨酸酯支架的金属有机骨架材料及其生产方法

说明书

金属有机骨架材料(MOFs)是通常作为配位聚合物包含配位到多个金属中心的多齿有机配体的高度多孔体。MOFs可包含多个金属中心，和经由至少两个结合位点配位到所述多个金属中心的多齿有机配体，以界定具有多个内部孔隙的至少部分结晶的网络结构，并且其中所述多齿有机配体包含用包含二亚胺结构部分的第三结合位点桥联在一起的第一和第二结合位点。所述多齿有机配体可包含邻位二羰基化合物和胺取代水杨酸的反应产物以界定第一、第二和第三结合位点。特定MOFs可包含5,5’‑(((1E,2E)‑乙烷‑1,2‑二亚基)双(氮烷亚基))双(2‑羟基苯甲酸)作为多齿有机配体。

技术领域

本公开涉及由包含二亚胺结构部分(diimine moiety)的多齿有机配体(multidentate organic ligand)形成的金属有机骨架材料(metal-organic frameworkmaterial)。

背景技术

金属有机骨架材料(MOFs)是相对较新的一类高度多孔网络材料，其在大范围的领域中具有潜在应用，包括气体存储、气体和液体分离、异构体分离和拆分、废物处理和催化等。不同于纯无机性质的沸石，MOFs包含多齿有机配体，其充当在延展的配位网络结构(例如作为配位聚合物)中将金属原子或金属原子簇桥联在一起的“支柱(struts)”。类似于沸石，MOFs是微孔的并通过用于其形成的多齿有机配体和金属源的选择表现出一系列结构，包括可调节的孔隙形状和/或尺寸。

由于有机配体可容易地改性，MOFs表现出的结构多样性比对沸石发现的宽得多。确实，与仅几百种独特沸石结构相比，现在已知的MOF结构有几万种。可能影响MOFs的结构的因素包括，例如，配体齿合度、网络结构内的结合位点(配位基团)的大小和类型、在网络结构内远离或邻近结合位点的附加取代、配体大小和几何、配体疏水性或亲水性、配体柔性、在合成过程中使用的金属和/或金属源的选择、溶剂的选择和反应条件(如温度、浓度等)的一种或多种。

尽管多齿有机配体具有几乎无限的结构多样性，但并非必然得出给定的多齿有机配体在与特定金属源结合时必定形成MOF的结论。多齿有机配体中的多个结合位点(binding site)可能对结构形成做出贡献或在性质上非结构性(non-structural innature)。结构结合位点(Structural binding site)包括在网络结构本身内(即在配位聚合物的主链内)的金属节点(metal node)。非结构(二次)结合位点(Non-structural(secondary)binding site)可具有作为网络结构的侧基存在的配位金属。任选地，MOF内的至少一部分非结构结合位点可在形成网络结构后保持未被占据(remain unoccupied)。在MOF中潜在地能够形成非结构结合位点的多齿有机配体可能使网络结构的结晶很难实现。特别地，非结构结合位点可能与配位到结构结合位点上的金属中心相互作用，由此中断界定MOF所需的网络结构的成核和生长。因此，通常在考虑结构刚度(structural rigidity)的同时设计用于MOF合成的多齿有机配体以将结合位点保持在限定几何以防止不想要的跨位点相互作用(cross-site interaction)。替代性的方法可能包括保护非结构结合位点以防参与晶体生长、将硬配体和软配体隔离在结构结合位点和非结构结合位点、通过在MOF形成后的合成后官能化引入非结构结合位点或完全排除非结构结合位点。因此，可获得的MOF网络结构的范围比原本可能合成的更有限。此外，潜在适用于形成MOFs的一些多齿有机配体，特别是具有非结构结合位点的那些，可能在合成上困难和/或昂贵，由此限制可能具有为用于具体应用(如催化和污染物封存)而设计的结构的MOFs的实际可得性。

概述

在一些实施方案中，本公开提供金属有机骨架材料，其包含：多个金属中心；和经由至少两个结合位点配位到所述多个金属中心的多齿有机配体，以界定具有多个内部孔隙的至少部分结晶的网络结构。所述多齿有机配体包含邻位二羰基化合物和胺取代水杨酸的反应产物，所述多齿有机配体包含用第三结合位点桥联在一起的第一结合位点和第二结合位点，第一和第二结合位点各自包含水杨酸酯结构部分(salicylate moiety)且第三结合位点包含二亚胺结构部分。