[发明专利]MOF多孔材料及其合成方法

说明书

技术领域

本发明属于多孔材料领域，具体涉及一种基于镉配合物的MOF多孔材料及其合成方法。

技术背景

金属有机骨架(Metal-Organic Framework，简称MOF)多孔材料是一类具有广阔应用前景的新型多孔材料。这是由过渡金属离子或金属簇与有机配体利用分子自组装或晶体工程的方法得到的具有一定尺寸和形状的多孔材料。与传统的多孔材料(例如沸石或分子筛)相比，MOF多孔材料具有结构可塑、孔隙率高和孔径均匀的特点。因此，这类多孔材料往往具有新颖的拓扑结构，并且在光、电、磁、催化、分子识别、吸附、离子交换、气体储存和生物传感器等领域展现出的潜在的应用前景。

MOF多孔材料包括两个重要组成部分，即结点和连接桥。在MOF多孔材料中，人们通常将金属离子看成结点，配体作为连接桥。由于配合物网状结构可以看做是各自具有不同连接数的有机配体和金属离子结点之间的组合。因此，金属离子的配位构型和有机配体的几何构型对于所形成的多孔配合物的结构和性能起着决定性的作用。在有机配体中，应用较为广泛的是含氮的有机配体。由于这类配体配位模式的多样性，在不同条件下可与各类金属盐反应组装成具有多种空间构型的一维、二维或三维配合物。例如，穆翠枝报道了一系列含咪唑环的配体及其配合物，这类配合物结构稳定、易于调控(含芳香核的柔性双含氮杂环配体及配合物的合成与表征，陕西师范大学，2007)。Fujita等人报道了一种方格网状多孔配位聚合物{NiL₂(NO₃)₂}₄·(邻二甲苯)_n(其中L为4,4’-二(4-吡啶基)联苯)，这类多孔材料的孔道结构在高温下保持不变且稳定性较好(Fujita M.，Angew.Chem.Int.Ed.，2002，39，3843)。然而，多数文献的合成方法条件苛刻、产率低、重复性差；同时合成的MOF多孔材料的孔径不够均匀，孔隙率和比表面积不高；并且热稳定性和化学稳定性差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种结构可塑、孔径均匀且孔隙率和比表面积较高的基于金属镉的MOF多孔材料及其合成方法，该合成方法具有工艺简单、重复性好、产率高、工艺条件温和等优点。

为了解决上述问题，一方面，本发明提供一种结构可塑、孔径均匀且孔隙率和比表面积较高的基于金属镉的MOF多孔材料，该多孔材料含有Ag、I、Cd元素和乙二胺EDA，其分子式为Cd(EDA)₃Ag₂I₄，六方晶系，晶胞参数为：α＝90°，β＝90°，γ＝120°，Z＝2。

另一方面，本发明提供了上述MOF多孔材料的合成方法，包括以下步骤：

(1)制备KAgI₂/DMF溶液；

(2)Cd盐、KAgI₂/DMF溶液和乙二胺EDA反应，得到澄清溶液；

(3)自然挥发溶剂，得到Cd(EDA)₃Ag₂I₄无色块状晶体。

在步骤(1)中，KAgI₂/DMF溶液按照下列步骤制备：将AgNO₃溶解在二甲基甲酰胺DMF中，滴加KI/DMF的饱和溶液，充分反应后过滤，得到澄清的KAgI₂/DMF溶液。步骤(1)可任选地在搅拌条件下进行，搅拌速度可以为300～800rpm。

其中，KI/DMF的饱和溶液按照下列步骤制备：将过量KI加入DMF中，使之充分溶解，过滤掉未溶解的KI固体，得到KI/DMF的饱和溶液。该步骤可任选地在搅拌条件下进行，搅拌速度可以为300～800rpm。

优选地，上述KAgI₂/DMF溶液在稀释后进行步骤(2)的反应；稀释倍数为2-10倍，优选为3-5倍。

在步骤(2)中，合适的Cd盐可以是Cd的硝酸盐、醋酸盐、硫酸盐或卤化物，也可以是上述盐类的水合物。优选地，合适的Cd盐是Cd硝酸盐及其水合物，例如Cd(NO₃)₂·9H₂O。