[发明专利]基于异氰基配位的二维配位聚合物

说明书

本发明提供了一种基于异氰基配位的二维配位聚合物，该二维配位聚合物是基于异氰基的，由碳原子与过渡金属离子进行配位的二维配位聚合物。拓展了现有的二维配位聚合物的种类，也为开发出具有新性能的聚合物提供了可能。

技术领域

本发明涉及有机二维聚合物领域，尤其涉及基于异氰基配位的二维配位聚合物。

背景技术

配位聚合物由于其丰富的孔隙结构和超高的比表面积，在许多领域具有良好的应用前景，其中最突出的是气体分离和储存。传统的配位聚合物通常具有较宽的带隙(大于3eV)和窄能带分布，大多数配位聚合物不包含任何低能电荷传输路径和高度离域的载流子。因此，它们往往表现为电导率低于10^-12S/m的电绝缘体，极大地限制了此类材料在燃料电池、超级电容器、热力电器、电阻传感等能源和电子领域中的应用。进入21世纪以来，信息、能源、材料成为现代科学技术的三大支柱。三大领域的交叉、协调发展已成为科学技术发展的必然要求。因此，如何设计和合成具有一定导电性的配位聚合物成为配位聚合物研究领域的热点之一，使其能够应用于信息、能源等新兴领域，受到科学家们的广泛关注。

随着配位聚合物电导率理论和测量技术的不断发展。已经报道了一系列具有较高电导率(10^-5～10⁵S/m)的配位聚合物。由于配位键是一种中等强度的动态平衡键合方式，与一维和三维配位聚合物相比，二维配位聚合物在整个结构中具有更高的成键可调性，而二维纳米材料则没有层与厚度在纳米尺度上的强相互作用的电子限制，因此电子特性独特，机械加工性灵活，光学透明度可调节。可以预期，通过合理设计可以制备出结构更完整、电学性能更好的配位聚合物材料。目前，已经报道了多种超高电导率二维配位聚合物。根据共轭方式，在平面上可分为导电非共轭二维配位聚合物和导电共轭二维配位聚合物。目前，仅报道了少量的导电非共轭二维配位聚合物。根据配位基团的不同，导电非共轭二维配位聚合物可分为有机含氧配体、有机硫配体和有机含氮配体。二维共轭配位聚合物目前被报道为具有最高载流子迁移率的配位聚合物材料。这类导电二维配位聚合物多是利用含有N、O或S原子的共轭有机配体与过渡金属离子发生配位反应，形成类似于石墨烯蜂窝状平面结构的新型材料。尽管已经报道了越来越多的导电二维配位聚合物，但其配体中的配位元素始终限于含有N、O或S原子的共轭有机配体。因此，设计和开发由C原子配位二维配位聚合物，不仅可以拓展现有二维配位聚合物的种类，也为开发出具有新性能的聚合物提供了可能。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明第一方面提供了一种二维配位聚合物，其具有式(I)所示的结构：

其中，

A具有如下所示的结构：

M为金属元素，选自由Pt、Ir、Ru、Pd、Ni、Au、Cr、Co、Mo、Mn、Re和Fe组成的组；

R¹和R²分别独立地选自由氘、氟、氰基、烷基、烷氧基、氟烷基、烃芳基、芳氧基、杂芳基、甲硅烷基、硅氧烷基、甲硅烷氧基、锗烷基、氘代烷基、氘代氟化烷基、氘代烷氧基、氘代烃芳基、氘代芳氧基、氘代杂芳基、氘代甲硅烷基、氘代硅氧烷基、氘代甲硅烷氧基、氘代锗烷基及其取代衍生物组成的组；

a和b分别独立地为0、1、2、3或4；

c为大于等于0小于等于5的整数；并且

其中A中异氰基上的碳通过配位键与金属M相连。

本发明第二方面提供了一种二维配位聚合物，其具有式(II)所示的结构：

其中：

B具有结构：

Z具有结构：