[发明专利]一种基于异氰基配位的二维金属有机框架、制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种二维金属有机框架、制备方法和应用。该二维金属有机框架由异氰基卟啉和金属配位形成，其中异氰基卟啉上异氰基中的C通过配位键与金属连接。本发明填补了至今没有金属‑碳配位的金属有机框架的空白，为研究此类材料在传感、能源存储和转化等领域内的应用提供了可能。

技术领域

本发明涉及二维金属有机框架领域，尤其涉及一种基于异氰基配位的二维金属有机框架、制备方法和应用。

背景技术

金属有机框架作为一种典型的无机-有机杂化物，可以通过大量有机配体和金属节点的配位而形成。金属有机框架材料凭借其高孔隙率和高比表面积在气体分离与储存等领域具有广阔的应用前景。然而绝大多数传统金属有机框架材料具有宽能带间隙、低导电性和低载流子迁移率的缺点，这大大限制了其在能量转换和多功能电子设备(如电化学传感、电催化、光催化、光电子学、自旋电子学、电池和超级电容器)中的应用。因此，如何设计与制备具有高电导率的金属有机框架材料，使其应用于先进的电子设备器件，是金属有机框架材料研究领域的重点。

随着金属有机框架材料的本征导电性质的不断研究以及导电性质测试(如电导率测试、载流子迁移率测试)的不断发展，一系列具有高导电性的金属有机框架材料涌现出来，其中二维金属有机框架材料脱颖而出。二维金属有机框架材料具有独特的层状结构，层与层之间具有弱范德华作用力，其二维平面由有机砌块与金属配位连接单元组成。同时载流子在二维金属有机框架平面内的高度离域，这使其具备了高导电性和高迁移率的优势。除了具备传统金属有机框架的可调孔隙率、高比表面积、活性位点明确等性质外，二维金属有机框架材料还展现出了独特的化学与物理性质，例如高导电性、高稳定性、电化学活性、带隙可调性、铁磁有序性、光活性等。二维金属有机框架材料的独特性质使其在光电磁器件中具有广阔的应用前景。在已报道的导电二维金属有机框架材料中，有机配体主要有含氮有机配体、含氧有机配体和含硫有机配体，分别对应金属-氮配位、金属-氧配位和金属-硫配位的配位方式。围绕上述的有机配体和配位方式，大量具有高导电性和优异电化学传感性能的二维金属有机框架材料被报道出来。然而目前在该领域中有机配体中的配位元素依然局限在氮、氧和硫元素，这限制了此类框架材料的进一步发展与应用。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种含有新的配位方式的二维金属有机框架，以获得更高的导电性能以及电化学传感性能。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种含有新的配位方式的二维金属有机框架。

为实现上述目的，本发明提供了一种二维金属有机框架，所述二维金属有机框架由异氰基卟啉和金属M配位形成，其中所述异氰基卟啉上异氰基中的C通过配位键与金属M连接，所述二维金属有机框架具有如下所示的结构：

其中，R为烷基、芳基或烷氧基；

n为0，1，2，3或4。

优选地，金属M为Mn、Fe、Co、Rh、Pd、Ag、Re或Pt。

优选地，R为C₁-C₄烷基，苯基或C₁-C₄烷氧基。

优选地，R为甲基。

优选地，n＝2。

优选地，所述异氰基卟啉配体的结构为：

优选地，M为Co。

本发明还提供了一种二维金属有机框架的制备方法，所述二维金属有机框由异氰基卟啉配体和金属M配位形成，其中所述异氰基卟啉上异氰基中的C通过配位键与金属M连接，所述制备方法包括：

将所述异氰基卟啉配体与金属M盐加入到无水乙醇中，搅拌得到沉淀，分离沉淀，洗涤干燥得到所述二维金属有机框架；