[发明专利]三硅基多羧酸有机硅化合物及其合成方法和应用

说明书

本发明提供了一种三硅基多羧酸有机硅化合物及其合成方法和应用，该三硅基多羧酸有机硅化合物为有机硅化合物mMTSA、有机硅化合物pMLSA、有机硅化合物STSA、有机硅化合物STSDA、有机硅化合物TSDA和有机硅化合物TLDA中的任意一种，其为具有Si‑Si键和芳香基的三硅基功能基团有机硅化合物，且其还具有二或四羧酸结构。本发明还将该三硅基多羧酸有机硅化合物与金属盐Zn(NO₃)₂·6H₂O、Cu(NO₃)₂·5H₂O、Cd(NO₃)₂·4H₂O和In(NO₃)₂·6H₂O采用溶剂热的方法制备SiMOFs。与现有技术相比，本发明提供的三硅基多羧酸有机硅化合物，具有更优异的荧光性质、疏水性以及参与配位的能力，将其应用于制备SiMOFs，可以提升SiMOFs的热稳定性、疏水性以及荧光性质，且该三硅基多羧酸有机硅化合物的多羧酸结构增大了其在制备SiMOFs中的应用范围。

技术领域

本发明属于有机硅化学以及配位化学领域，涉及有机硅化合物，具体涉及一种三硅基多羧酸有机硅化合物及其合成方法和应用。

背景技术

近年来，随着金属有机框架(MOFs)材料优点的逐渐凸显以及有关其广泛应用研究的开展，制备合成功能化MOFs已经成为发展结构新颖且功能良好材料的热点。有机硅化合物由于其不易损伤、无毒、生物相容性好和热稳定性高等特点而受到广泛关注，并在材料和精细化学品中有着广泛的应用，因此越来越多的基于有机硅化合物的MOFs(SiMOFs)被设计和合成出来，并被应用在气体吸附、光电、催化和作为荧光材料等方面。目前，已经有许多有机硅化合物作为SiMOFs材料的配位单元被设计、合成并报道，相关文献中用于制备SiMOFs框架材料的常用有机硅配体按照配位个数可以分为双齿、三齿和四齿配体。多齿有机硅配体被合成且进行详细表征的时间比双齿有机硅配体更早，关于多齿配体SiMOFs性能的报道也最多，这主要是由于多齿配体配位的对称性和多点配位的特点更加容易产生稳定的多孔结构。

虽然至今已有十几种有机硅化合物配体被合成报道用于制备SiMOFs材料，但是报道的相关配体中Si元素只是作为一个连接中心，鲜有报道以Si元素为中心功能基团的有机硅化合物被合成，因此制备的SiMOFs材料大多仅仅只拥有简单的框架性质以及金属簇中心的性质。

发明内容

结合有机硅化合物的本质特性与MOFs的优点，不仅可以发挥有机硅化合物的优点而且可以拓展MOFs材料的性能和应用。此外，制备SiMOFs的配体需要与金属进行配位，因此将配体修饰上羧酸结构十分必要。设计和合成具有有机硅功能基团的多羧酸配体是发展具有新颖的结构特征、性能良好SiMOFs的根本手段。

此外，σ(Si-Si)轨道和芳香基π轨道存在着σ-π共轭，因此具有Si-Si键和芳香基的有机硅化合物具有光致发光(PL)、电子传输和非线性光学(NLO)等特性，所以近些年来σ(Si-Si)插入到两个π体系内组成的σ-π共轭荧光分子体系已经被许多研究者关注。此外Si-Si键的扭转角、断裂和反应等变化会对其发光性质产生极大的改变，重要的是Si-Si键在紫外光下会发生断裂，具有良好的光响应性质。因此合成具有Si-Si键和芳香基的有机硅化合物，并以此有机硅化合物为基础合成SiMOFs是制备具有高稳定性、光致发光以及具有特异性荧光SiMOFs的重要策略。此外，Si-TMS(TMS＝Si(CH₃)₃)键具有超疏水性，合成具有Si-TMS键的有机硅化合物，并以此有机硅化合物为基础合成SiMOFs是制备超疏水材料手段之一。

为解决现有技术的问题，本发明提供了一种三硅基多羧酸有机硅化合物及其合成方法和应用。

本发明的具体技术方案如下：