[发明专利]一种多孔离子超分子框架材料、制备方法以及应用

说明书

本发明公开了一种金属有机超分子与多金属氧酸盐基于静电作用形成的多孔离子超分子框架材料、制备方法。所述多孔离子超分子框架材料与典型多孔材料的溶剂热合成方法相比，其合成条件更温和，更快速，产率更高；所述多孔离子超分子框架材料的合成具有普适性和易操作性，所有的金属有机超分子结构以及聚合物结构，都可以基于静电作用通过合理设计选择合适的多金属氧酸盐，通过简单的方法快速合成目标产物；所述多孔离子超分子框架材料由于具有微孔结构，显示蒸汽吸附的性能，并且通过简单的改变配体上烷基链的长度，可以实现对不同蒸气吸附容量的调节。尤其是具有较长烷基链的多孔离子超分子框架材料，表现出对苯和环己烷的吸附容量比高达6.7/1。

技术领域

本发明属于化学领域，涉及一种多孔离子超分子框架材料、制备方法及 其应用，具体涉及一种基于静电作用的多孔离子超分子框架材料、制备方法 及其应用。

背景技术

过去几十年中，多孔材料引起了科研工作者极大的兴趣。由于其较大的 比表面积，较高的孔隙率和孔结构可调的特点被广泛的应用于气体分离、气 体存储、光电器件、多相催化以及化学/生物传感等各个领域。其中，具有代 表性的多孔材料，例如沸石，金属有机框架材料(metal organic framework， MOF)，共价有机骨架(covalent-organicframeworks,COFs)，目前主要的合成 方法是水热或者溶剂热合成，典型的步骤是将单体悬浮在溶剂和催化剂的混 合物中，然后在密闭管或高压釜中于120–160℃加热3–7天。但是，在获得 合适的制备条件之前，必须进行大量试验：调整许多变量，包括溶剂的组成， 催化剂的浓度，反应温度等。此外，溶剂热合成面临的缺点是高温和高压条 件，复杂的操作和较长的反应时间。开发简单而绿色的多孔材料的制备方法 变得越来越重要。

发明内容

为了解决上述问题，本发明通过合理地设计，基于静电作用成功的合成 了多孔离子超分子框架材料。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种多孔离子超分子框架材料的制备方法，包括如下步骤：

将金属有机超分子溶解于有机溶剂中，形成溶液A；

将多金属氧酸盐溶解于有机溶剂中，形成溶液B；

将溶液A滴加入溶液B中或将溶液B滴加入溶液A中，在20～60℃温度 条件下，反应0.1～5h，冷却至室温后，经后处理获得多孔离子超分子框架材 料；

所述金属有机超分子为有机配体和金属离子之间通过配位作用自组装而 成的具有二维或三维结构的超分子，以及聚合物。

本发明通过合理地设计，选用金属有机超分子和多金属氧酸盐，基于静 电作用成功的合成了多孔离子超分子框架材料，该合成方法的优点是：常压 低温条件下超快速合成多孔离子超分子框架材料，并具有高产率。

作为本技术方案的进一步优选的，所述金属有机超分子结构为：

其中，M为Zn、Co、Mn、Ce、Fe、Mg、Hg、Ru、Cu、Zr、Rh、Pt、 Sn、Tl、Al、Pt、Pd、Ir、Sb、V、Ti、Hf、Au、Cr、Ag、In、Tb、Gd、Er、 Yb、Lu、Dy、Nd、Eu、Pr、Ho、Tm、La、Sm；

R为H、烷基，醚氧基，手性烷基链，F、Cl、Br或I；

R2为双键，炔键或芳香环。

作为本技术方案的进一步优选的：所述金属有机超分子结构为：

其中，M为Zn、Co、Mn、Ce、Fe、Mg、Hg、Ru、Cu、Zr、Rh、Pt、 Sn、Tl、Al、Pt、Pd、Ir、Sb、V、Ti、Hf、Au、Cr、Ag、In、Tb、Gd、Er、 Yb、Lu、Dy、Nd、Eu、Pr、Ho、Tm、La、Sm；