[发明专利]一种三维多孔配位聚合物及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于配位聚合物的合成和应用领域，特别涉及一种三维多孔配位聚合物的合成及作为储氢材料的应用。

背景技术

能源危机和环境污染正引起全球范围的极大关注，氢气作为一种可再生的绿色能源备受人们重视，而储氢材料的开发是解决氢能应用中氢存储技术难题的关键。配位聚合物由于具有结构多样性、高的比表面、孔洞大小和形状可调控，以及储氢量高等优点成为当前储氢研究的热点之一。国内外许多研究小组在多孔配位聚合物的设计与合成方面做出了重要贡献，如Long，J.R.，Yaghi，O.M.Chem.Soc.Rev.，2009，38，1213-1214冲都有进行研究。近年来，配位聚合物类储氢材料不仅在储氢性能方面有了大幅度的提高，而且用于预测其储氢性能的理论模型和理论计算也在不断发展和完善中。

含混合配体的配位聚合物的研究已成为当前化学研究中最活跃的领域之一，尤其是含羧酸和含氮杂环的多孔材料，因为它们在催化、吸附气体、化学分离和离子交换等领域具有潜在的应用价值，如李佳.桥联羧酸和吡啶类混合配体构筑金属有机骨架结构化合物的合成、结构和性质研究.吉林大学博士论文，2011都有进行研究。然而，设计合成该类配位聚合物遇到了许多困难，通常在得到的产物中只含单一配体而不是预想中的混合配体。到目前为止，关于结构中同时含有羧酸配体(如H₂bdc、H₂ndc和H₃btc等)和含氮配体azpy的配位聚合物的报道很少，如Chu，C.X.，Zhang，Y.，Zhou，H.，Yuan，A.H.Acta Cryst.，2009，E65，1035；Zhao，L.M.，Zhai，B.，Gao，D.L.，Shi，W.，Zhao，B.，Cheng，P.Inorg.Chem.Commun.，2010，13，1014；Zhu，L.N.，Liang，M.，Wang，Q.L.，Wang，W.Z.，Liao，D.Z.，Jiang，Z.H.，Cheng，P.J.Mol.Struct.，2003，657，157；V.，Vargová，Z.，M.，Zelenakova，A.，Kuchar，J.Micro.Meso.Mat.，2010，129，354；Fabelo，O.，Pasán，J.，Canadillas-Delgado，L.，Delgado，F. S.，Yuste，C.，Llorèt，F.，Julve，M，Ruiz-Pèrez，C.CrystEngComm，2009，11，2169冲都有进行研究。由于这类材料的孔洞易被调节，因此在储氢领域中具有重要应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三维多孔配位聚合物及其制备方法与应用，本发明制备的配位聚合物可以储氢材料使用。

本发明的技术方案为：一种三维多孔配位聚合物，所述的配位聚合物的分子式为：[Co(ndc)(azpy)]₂·2H₂O·DMF。

所述配位聚合物的二级结构单元为：晶体属单斜晶系，空间群为C2/c，中心Co1和Co₂原子分别处于金字塔和八面体配位环境之中，，而Co2原子则表现为六配位的八面体构型；Co1和Co中心通过ndc^2-和azpy配体桥联形成三维多孔结构。

所述配位聚合物结构中的azpy配体呈弯曲构型。

一种制备所述的三维多孔配位聚合物的方法，以Co²⁺和有机配体H₂ndc和azpy为前驱体，通过溶剂热法自组装制得三维多孔配位聚合物[Co(ndc)(azpy)]₂·2H₂O·DMF。

所述的Co²⁺来自CoCl₂·6H₂O。

Co²⁺、H₂ndc和azpy按摩尔比为1∶1∶1，溶剂为DMF。

溶剂热法的反应温度为140～160℃，反应时间为48～72h，随后以3～5℃/小时降至室温，得到紫色块状单晶。

所述的三维多孔配位聚合物可作为储氢材料使用。

有益效果：

1.本发明所述的三维多孔配位聚合物结构中的azpy呈弯曲构型，这在该类体系中鲜有报道，为合成和探索含混合配体的三维多孔材料开辟了新途径，也为储氢材料领域注入了新的生命力。

2.本发明所述的三维多孔配位聚合物具有2.8mmol/g的储氢量，作为储氢材料具有重要的应用前景。