[发明专利]三维多孔结构的Cd(II)配合物的合成方法和应用

说明书

本发明公开了一种三维多孔结构的Cd(II)配合物的合成方法和应用,镉配合物化学式为[Cd₂L·(H₂O)₃]_n，其中，所述L为羧基去质子的3,3′,5,5′‑四(4‑羧基苯基)‑4,4′‑联苯二胺阴离子配体，合成方法，包括以下步骤：在3,3′,5,5′‑四(4‑羧基苯基)‑4,4′‑联苯二胺和镉(II)金属盐中加入N,N‑二乙基甲酰胺并使其均匀分散，于100～120℃下保持10～15天后，自然降至室温20～25℃，过滤后得到黄色块状单晶为所述镉配合物，本发明的镉配合物拥有催化位点和丰富的孔道结构，是一种良好的催化剂。

技术领域

本发明属于配位化合物、晶体学和催化技术领域，具体来说涉及一种三维多孔结构的Cd(II)配合物的合成方法和应用,通过有机配体3,3′,5,5′-四(4-羧基苯基)-4,4′-联苯二胺和镉(II)离子自组装得到三维的多孔配合物。由于其拥有开放的孔道结构和丰富的催化位点，使其可以作为异相催化剂用于化学固定CO₂和环氧化合物得到环碳酸酯。

背景技术

当下，全世界正面临巨大的环境污染问题，特别是全球性气候变暖，这主要是由于大量CO₂气体的排放所致，随之引发了一系列环境问题。所以，众多的材料学家和化学家关注于设计多样的材料捕获和转化CO₂为有用的化学物质，如：环碳酸酯等。利用这种方式不仅能够解决CO₂导致的环境问题，也可以作为C1源转化成工业原料。目前常用的这类材料主要有各种金属氧化物、聚合物、高分子材料、分子筛和各种复合材料等。但是，它们依然存在很多的问题而限制其应用，如：造价高、稳定性差、选择性差、反应条件苛刻等问题。所以，设计合成更加优异的材料用于捕获和转化CO₂是现在急需解决的难题之一。

配位聚合物，作为一类新型的有机-无机杂化晶体材料，主要由无机金属和有机配体两部分通过配位键构成的三维周期型的固体材料，该材料具有众多独特的优点，比如：丰富孔道结构、高的比表面积、结构的可设计性和多样性等。这些特点使这类材料在异相催化、荧光检测、吸附分离等众多领域均展现了出色的效果，有望在工业上产生应用价值。最近几十年，配位聚合物在配位化学、晶体学和材料学等众多领域均是众多科学家青睐的材料。广大的科学家尝试设计合成不同的配合物材料，且同时具有丰富的孔道、大量的路易斯碱位点和开放的金属位点等。并希望利用这类多功能材料用于异相催化剂来催化CO₂和环氧化合物合成环碳酸酯。但是，目前该方向的研究相对较少，同样也面临许多需要解决的问题，如：稳定性较差、选择性较低和需要高温高压等。迄今为止，还没有任何报道尝试使用含有氨基的刚性有机配体3,3′,5,5′-四(4-羧基苯基)-4,4′-联苯二胺(简称H₄L)用于构建用于化学固定CO₂的多孔配位聚合物材料。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种三维多孔结构的镉配合物，该镉配合物使用含有氨基的刚性四羧酸3,3′,5,5′-四(4-羧基苯基)-4,4′-联苯二胺作为有机配体，该配体的四个羧酸官能团去质子后和镉离子构筑得到具有狭长孔道结构的晶体材料，本发明最终得到的材料(镉配合物)具有丰富的孔道结构和裸露的金属位点。

本发明的另一个目的是提供所述三维多孔结构的镉配合物的合成方法，该合成方法反应操作简便易行，所需设备简单，可重现性好。

本发明的另一个目的是提供所述镉配合物在CO₂化学固定成环碳酸酯中的应用，本发明的镉配合物对于CO₂和环氧化合物合成环碳酸酯具有显著的催化效果和出色的循环使用能力，可在催化晶体材料领域得到广泛应用。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。