[发明专利]一种含季铵的金属有机层状化合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含季铵的化合物，尤其是涉及一种含季铵的金属有机层状化合物及其制备方法。

背景技术

季铵类材料由于具有对阴离子较强的吸附性能和杀菌性能被广泛应用于环境保护、医药化工等领域。然而，目前关于含季铵的金属有机层状化合物的制备方法很少见报道。

中国专利CN104177261A公布了一种双季铵盐化合物的制备方法，该双季铵盐化合物制备方法包括以下步骤：(1)以二乙烯三胺与溴乙烷为原料，以三乙胺作为催化剂，于有机溶剂中进行脱溴化氢反应和加成反应，得到乳白色悬浊液；(2)将步骤(1)所得乳白色悬浊液离心分离得白色固体，然后用有机溶剂清洗，再干燥，得到具有所示结构式的双季铵盐化合物。

中国专利CN104177401A公布了一种季铵盐化合物，其制备方法是用3-氯丙基三乙氧基硅烷与3-二甲胺基丙胺反应脱去一个氯化氢，然后再与氯化苄反应形成季铵盐化合物。该发明制备的季铵盐化合物可通过共价键作用稳定接枝到材料表面，用于水体中阴离子的去除。

与CN104177261A专利相比较,本发明涉及的含季铵的金属有机层状化合物可以单独作为吸附剂使用，是一种具有高电荷密度的季铵类材料，不是一种季铵小分子单体。与CN104177401A专利相比较，本发明涉及的含季铵的金属有机层状化合物是一种具有一定的层间距和高比表面积的季铵类材料，无需接枝到材料表面，可以单独作为吸附剂使用。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种含季铵的金属有机层状化合物及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种含季铵的金属有机层状化合物，具有如下所示的结构：

上式中，代表Br，代表Cu，●代表C，○代表N。

一种含季铵的金属有机层状化合物的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)在60～90℃的条件下，将1,2-二溴乙烷与4,4-联吡啶在N,N-二甲基甲酰胺溶剂中搅拌反应12～18小时得黄褐色悬浊液；

(2)将步骤(1)所得悬浊液离心分离得黄褐色固体，用无水乙醚清洗3～5次，然后将黄褐色固体在60～90℃条件下真空干燥，得到一种双季铵化合物，其分子结构式为：

(3)将步骤(2)所得的双季铵化合物与硫酸铜溶于水与乙醇的混合溶剂中，放入微波反应釜中，在150℃下反应1小时，再自然冷却得红褐色固体；

(4)将步骤(3)所得的红褐色固体，用水和乙醇各清洗3～5次，最后再在60～90℃条件下真空干燥，得到一种新的含季铵的金属有机层状化合物。

在合成双季铵化合物的过程中，1,2-二溴乙烷与4,4-联吡啶的摩尔比为1:(2～4)。

双季铵化合物与硫酸铜的摩尔比为1:(1～2)，水与乙醇混合溶剂中水与乙醇的体积比为1:(3～3.5)。

与现有技术相比，本发明采用微波合成方法，操作方便，反应时间短。在微波作用下，反应物通过配位作用形成含有季铵的金属有机层状化合物。该化合物可以选择性吸附不同大小的阴离子，也可引入新的插层离子，因而在高分子、催化、污染物吸附等领域具有高的应用价值。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

准确称取5mmol1,2-二溴乙烷和10mmol4,4-联吡啶，溶于温度为70℃、体积为100ml的N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌反应12小时，得黄褐色悬浊液；

将以上黄褐色悬浊液离心分离得黄褐色固体，用无水乙醚清洗3次，然后在80℃真空干燥，得到双季铵化合物。

准确称取1.5mmol上述双季铵化合物和3mmolCuSO₄.5H₂O，溶于水和乙醇(体积比为1:3)的混合溶剂中，放入微波反应釜中，在150℃下反应1小时，再自然冷却得红褐色固体，即为含季铵的金属有机层状化合物，具有如下所示的结构：

上式中，代表Br，代表Cu，●代表C，○代表N。

本实施例制得的化合物可以选择性吸附不同大小的阴离子，也可引入新的插层离子，因而在高分子、催化、污染物吸附等领域具有高的应用价值。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。