[发明专利]一种三叶草形金属有机超分子及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种三叶草形金属有机超分子及其制备方法与应用，该三叶草形金属有机超分子由金属离子M和金属有机配体L构成；所述三叶草形金属有机超分子的分子式为M₃L₆；所述金属离子M包括过渡金属离子。本发明的金属有机配体L，与过渡金属元素进行了组装，得到了一系列三叶草形异核金属的有机超分子结构。这些不同金属的使用，显著扩大了在配位驱动的超分子自组装过程中可使用的金属阳离子的范围，为设计结构新颖的异核金属结构提供了新的思路；该三叶草形的三联吡啶类金属有机超分子超分子结构具有独特的氧化还原特性和光电性质，在光电催化领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及化学合成技术领域，具体涉及一种三叶草形金属有机超分子及其制备方法与应用。

背景技术

超分子化学从上世纪80年代开始逐渐走入化学家们的的研究视野中，冠醚、穴醚和球状化合物的分别发现使得人们逐渐认识到微小的互补组分能够通过各种非共价键作用共同组装形成具有特定形状、大小和功能的超分子结构。而配位驱动的自组装因为具有高度定向和可预测的特性被化学工作者们广泛应用于构筑各种各样的超分子结构，包括从螺旋形、网格状、锁烃、轮烷到规则形状的多边形、三维结构的多面体等等。

基于三联吡啶的超分子自组装结构的研究在近年来不断被报道，相关技术中设计合成了一系列的精美的的二维、三维超分子结构。然而在此之中都是与有限种类的金属进行配位，缺乏更多的金属种类来与金属有机配体来构成更加复杂和高级的超分子结构。在组装过程中如何通过常见的具有高度对称性的配体结构来合成与以往不同的不规则形三维金属有机超分子结构也存在这一定的困难。这些金属-超分子结构在其精确的尺寸和形状的基础上具有越来越高的复杂性和多样性，同时在催化，传感，药物输送和释放，气体存储，和智能材料中起着越来越重要的作用。超分子自组装是自下而上创造新物质和产生新功能的重要手段。然而如何在提高超分子结构多样性和稳定性的前提下实现结构精准调控并拓展功能应用是目前存在的关键科学问题。在配位键导向的超分子构筑体系中，吡啶类配体因具有独特配位环境和成键方式，能与不同过渡金属配位，极大丰富了超分子种类(如单吡啶、二联吡啶为配体构建的超分子结构)。

相比于以上两种配体，三联吡啶类配体具有配位点多、配合物结构稳定、易修饰、可参与配位的金属种类多等显著优势。如三联吡啶与Zn(II)和Cd(II)等金属能形成有利于自组装的高可逆性配位键；与Os(II)和Ru(II)等金属可以形成堪比共价键的高强度配位键，这一特性被有效用于超分子结构的构建中。近年来，随着三联吡啶钌有机模块被引入超分子的配体构建策略，基于三联吡啶金属配位的超分子在结构的多样性、复杂性和规模都得到了极大提高。然而，现有的超分子功能应用较少且稳定性较差。

因此，需要开发一种三叶草形金属有机超分子，该超分子的光电性能好且稳定性高。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题为：提供一种三叶草形金属有机超分子，该超分子的光电性能好且稳定性高。

本发明要解决的第二个技术问题为：提供上述三叶草形金属有机超分子的制备方法。

本发明要解决的第三个技术问题为：提供上述三叶草形金属有机超分子的应用。

为解决上述第一个技术问题，本发明提供的技术方案为：一种三叶草形金属有机超分子，所述三叶草形金属有机超分子由金属离子M和金属有机配体L构成；

所述三叶草形金属有机超分子的分子式为M₃L₆；

所述金属有机配体L的结构如下式所示：

所述金属离子M包括过渡金属离子。

NTF₂^-为双三氟甲磺酰亚胺离子；上述分子式中A～F是核磁氢谱上每个特征峰对应配体的每个位置的氢的标记。