[发明专利]主族-稀土异金属簇嵌入的锑钨酸化合物及其制备方法

权利要求书

1.一种主族-稀土异金属簇嵌入的锑钨酸化合物，其特征在于：分子式为H₁₃(HIm)₄K₂Na₄(H₂O)₁₄[Sb^III₉Sb^VLn₃O₁₄(H₂O)₃][(SbW₉O₃₃)₃(PW₉O₃₄)]·26H₂O，Im = Imidazole，其结构特征为含有主族-稀土异金属簇{Sb₁₀Ln₃O₁₄(H₂O)₃}的四聚体锑钨酸盐，通过碱金属离子K⁺和Na⁺ 相互连接可形成具有一维孔道的三维框架结构，孔道中填充了大量质子化的咪唑阳离子和H₃O⁺;

Ln³⁺为Sm³⁺、Eu³⁺、Gd³⁺、Tb³⁺或Dy³⁺离子；

该化合物属于单斜晶系，空间群为P2₁/c，对应空间群号为 14，晶胞参数为：a = 29.839(3) (Å), b = 23.396 (3) (Å), c = 31.778(3) (Å), α = γ = 90°, β = 101.168 (2)°。

2.一种如权利要求1所述的主族-稀土异金属簇嵌入的锑钨酸化合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

合成三缺位锑钨酸盐前驱体Na₉[B-α-SbW₉O₃₃]·19.5H₂O；

依次称取三缺位锑钨酸盐前驱体Na₉[B-α-SbW₉O₃₃]·19.5H₂O、磷酸二氢钾、稀土硝酸盐、氯化钾、咪唑到聚四氟乙烯反应釜内，随后加入去离子水，并在常温下搅拌1 h使原料混合均匀，所述锑钨酸盐前驱体Na₉[B-α-SbW₉O₃₃]·19.5H₂O、磷酸二氢钾、稀土硝酸盐、氯化钾、咪唑、去离子水的摩尔比为：2∶1∶2∶7∶2.5∶2778； 所述稀土硝酸盐为Sm(NO₃)₃·6H₂O、Eu(NO₃)₃·6H₂O、Gd(NO₃)₃·6H₂O、Tb(NO₃)₃·6H₂O或Dy(NO₃)₃·6H₂O；

将聚四氟乙烯反应釜置于恒温烘箱中进行水热反应；

反应冷却至室温后，用去离子水进行清洗，真空干燥后得到0.5-1.5mm黄色长条状晶体；

将得到的黄色长条状晶体在研钵中充分研磨，得到所述质子传导材料。

3.如权利要求2所述的主族-稀土异金属簇嵌入的锑钨酸化合物的制备方法，其特征在于，所述水解反应的反应温度为140℃，反应时间为3天。

4.一种如权利要求1所述的主族-稀土异金属簇嵌入的锑钨酸化合物的用途，该化合物用作质子传导材料，应用于燃料电池、电化学传感器、超级电容领域。