[发明专利]镉基超分子聚合物及其制法与应用

说明书

本发明提供了一种镉基超分子聚合物及其制法与应用，镉基超分子聚合物的化学通式为[Cd₂(Hpip)₂(tpt)₂(H₂O)]_n，属于单斜晶系，空间群为P2/n，晶胞参数所述化学通式中，组分Hpip^2‑是半刚性的三元有机羧酸H₃pip脱去2个质子所得，所述H₃pip和tpt原料结构如图所示，新物质为基于配位聚合层的超分子聚合物，制备条件温和，产率可达69％，热稳定性较高。365nm紫外光下，棒状晶体呈现较明亮的蓝色；室温下固体样品在471nm处发射蓝色荧光，荧光量子产率为19.32％；制备的CdOSP‑PMMA掺杂膜在可见光区469nm处也发射蓝色荧光，可以用于制备荧光材料与器件。

技术领域

本申请涉及先进超分子材料领域，更具体地说，它涉及一种镉基超分子聚合物及其制法与应用。

背景技术

迄今化学物质数以千万计，物质结构决定性能，性能又反映了结构；这里的结构要素包括微观构型与构象、超分子作用、空间排列等。超分子作用主要指配位键、氢键、π-π相互作用、范德华力等。配位键和氢键广泛存在于自然界中，具有稳定性、方向性和饱和性等特点，是最常见的超分子结合力。自1987年诺贝尔化学奖以来，超分子作用在基础科学研究与新材料开发等领域都占据着越来越重要的地位，有序功能超分子(晶态)已经成为创造新材料的重要方向。近年来随着各种新功能材料的快速发展，人们越来越关注决定晶态材料性能的外在或内在因素以及结构与性能之间的关系。大量的文献研究表明,即使初始的原料完全相同,改变制备条件中抗衡离子(一般指金属盐的阴离子类型与结构)、酸碱性pH、溶剂体系、温度等某一个因素，所得的物质完全不同；物质结构内在因素中，从原子分子相互作用角度，除了共价键、配位键等强相互作用外，还包括复杂的氢键、π-π相互作用、范德华力等；从空间分布角度，包括复杂的原子空间坐标、周期性排列(230种空间群)、几何拓扑等等。制备条件、物质结构和性能之间的关系问题，是21世纪化学及相关学科领域的世界性研究难题。

金属-有机超分子，在整体结构和性能等方面表现出原料、有机超分子和无机超分子所不具备的特征，在光电磁、主客体识别、能量转换等方面具有良好的性能和应用前景，成为原始创新的重要领域，如功能有机分子和金属离子组装的分子机器获得了2016年诺贝化学奖。另一方面，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，也称为有机玻璃，具有高透光率、较弱的自吸收、低散射率等特点，是一种性能非常优异的基质型基础材料。用稀土化合物掺杂PMMA材料，但是成本高，限制了经济效益，而过渡金属盐地壳储量丰富，商业化来源广泛，成本低廉。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种镉基超分子聚合物，测定了精确的微观结构，该新物质在471nm处出现蓝色荧光发射峰，且具有较好的荧光量子产率和较高的热稳定性，可用于包括PMMA掺杂荧光膜在内的荧光材料与器件的制备，本申请提供一种镉基超分子聚合物。

一种镉基超分子聚合物，其化学通式为[Cd₂(Hpip)₂(tpt)₂(H₂O)]_n，属于单斜晶系，空间群为P2/n，晶胞参数所述化学通式中，组分Hpip^2-是半刚性的三元有机羧酸H₃pip脱去2个质子所得，所述H₃pip结构如式Ⅰ所示；组分tpt结构如式Ⅱ所示，

进一步，所述其微观晶体结构的不对称单元中，包含2个Cd²⁺离子、2个Hpip^2-、2个tpt组分和1个配位水分子；每个所述Hpip^2-与2个Cd²⁺离子配位，配位模式如式III所示，其中Cd1为六配位，而Cd2为七配位；所述组分tpt桥联2个Cd²⁺离子，配位模式如式IV所示；其中，式III和IV中原子数字标记表示来源，数字右上角标为对称转换，