[发明专利]一种具有吸脱附碘的杂化材料及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种孔穴金属配合物材料，具体涉及一种具有吸脱附碘的杂化材料及其合成方法，属于过渡金属配合物材料技术领域。 

背景技术

有机-无机杂化材料是由金属离子或金属簇与有机配体通过配位键连接而成的一维、二维或三维网络骨架，也可称为金属有机骨架材料。制备有机-无机杂化材料的方法多种多样，通常包括水热(溶剂热)合成法、自然挥发法、扩散法、微波辅助法、溶胶凝胶法以及回流法等等。目前，人们采用最多的是水热（溶剂热）合成法，它是将反应物混合放入聚四氟乙烯的反应釜里，装进不锈钢外衬，在高温高压下反应得到产物。这种方法反应时间短，解决了反应物在常温常压下不能溶解的问题，但是相对于其他的方法来说，水热合成法对设备腐蚀性要求高，需要耐高温高压，反应条件比较苛刻。回流法是采用回流装置将反应物在常压下加热反应，虽然使用范围有限，但是反应条件温和，容易操作，适合大规模生产。本发明不仅可以采用水热合成法得到，而且可以采用回流法得到产物。 

近年来，由于有机-无机杂化材料极其独特的结构以及各领域潜在的应用例如气体储存、气体吸附和分离、多相催化、药物储存和运输、分子识别、光致发光以及手性分离等方面使得它们尤为引人注目。目前，将有机-无机杂化材料应用到气体储存与吸附方面的研究最为深入，有大量的文献报道了将有机-无机杂化材料用于吸附和储存H₂、CH₄、CO₂等气体，然而，最近，也有少量文献报道了将有机-无机杂化材料应用于吸附碘的研究，如文献1（Ming-Hua Zeng, Mohamedally Kurmoo，J. Am. Chem. Soc.2010,132,2561-2563）、文献2（Zheng Yin, Qiang-Xin Wang, and Ming-Hua Zeng，J. Am. Chem. Soc. 2012,134,4857-4863）的报导令人耳目一新，拓展了有机-无机杂化材料的应用潜能。 

然而，目前有机-无机杂化材料的应用受到很多的限制，其中，最大的局限在于有机-无机杂化材料缺乏很好的稳定性，它们的骨架结构很容易坍塌，不能忍受高温，从而限制了其应用。本发明制备的有机-无机杂化材料热稳定性可达265℃，我们不仅可使用该材料吸附溶液里的碘离子，而且可吸附气体中的碘分子，并且可将吸附的碘释放出来，结构保持不变，可实现循环利用。该材料对于含碘污水、高碘水源地区、高碘蒸汽以及放射性碘辐射的地区具有广阔的应用前景。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有吸附和脱附碘功能的杂化材料。 

本发明的另一目的在于提供一种具有吸脱附碘的杂化材料的合成方法。 

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是： 

一种具有吸脱附碘的杂化材料，化学式为C₁₂H₁₇CuIN₅，结构示意图见附图2。

所述具有吸脱附碘的杂化材料，主要红外吸收峰如下： 

3309.6(s),2919.8(m),1670.6(w),1631.6(m),1459.1(w),1419.4(m),1384.5(w),1281.2(w),1028.3(s),659.5(m),556.9(m)。

所述具有吸脱附碘功能的杂化材料的晶体属于正交晶系，空间群为：Ima2，晶胞参数为：a=17.670(6) ? ;b=12.348(4) ?; c=7.295(3) ?; a = b = g = 90°；V=1591.6(9) ?³；其中，Cu(I)金属中心角为97.46(9) ~ 126.68(19)°，采用扭曲的四面体配位，其中，一个Cu原子分别与两个3,5,3’,5’-四甲基联吡唑中的N配位(Cu?N键长为1.999(3) ?)，两个I配位(Cu?I 键长分别为2.6487(9), 2.8410(7)?)，形成了孔隙率为55.8%的三维金刚石网络。 

一种具有吸脱附碘的杂化材料的合成方法，包括如下步骤： 

有机配体3,5,3’,5’-四甲基联吡唑与金属盐CuI的混合物溶于乙腈溶剂中，加热反应后，收集晶体，用乙腈洗涤，干燥。

所述的3,5,3’,5’-四甲基联吡唑与金属盐CuI的摩尔比为0.5:1.0~2.0:1.0，优选1.0:1.0。 

所述的加热温度为120~160 °C，优选140 °C。