[发明专利]基于刚性三酸配体对三联苯-3,4″,5-三羧酸的金属有机化合物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开基于刚性三酸配体对三联苯‑3,4″,5‑三羧酸的金属有机化合物及其制备方法和应用，Tb(NO₃)₃·4H₂O和对三联苯‑3,4″,5‑三羧酸在水和N,N‑二甲基甲酰胺的混合体系中搅拌反应，再加入硝酸水溶液后进行水热反应后自然冷却至室温，形成Tb、对三联苯‑3,4″,5‑三羧酸、水和N,N‑二甲基甲酰胺的配合物，该配合物具有纳米孔道，对水环境中刚果红具有吸附/移除效果，吸附过程中水溶液的颜色从澄清亮红色变为接近无色。

技术领域

本发明属于有机合成和金属有机化学技术领域，涉及具有纳米孔道的稀土Tb(III)-三酸配合物的合成，更具体的说是三联苯-3,4″,5-三羧酸的三维Tb(III)纳米多孔配合物的合成及其在刚果红染料分子吸附方面的应用。

背景技术

配位化学是在无机化学基础上发展起来的一门科学,它所研究的主要对象是配位化合物(coordination compounds，简称配合物)。自十九世纪末二十世纪初年轻学者Werner提出了现在常称之为维尔纳配位理论的学说创立配位化学以来，它始终处于无机化学研究的前沿。配位化合物是指独立存在的稳定化合物进一步结合原子或离子而形成的复杂化合物。分子材料的研究是近年最引人注目的一类前沿课题,国际上先进的美、英、德、法等国均将此研究列入各自的高技术发展规划，1995年日本也已将分子材料确定为基础科学先导研究的七项课题之一而予以重点资助。分子材料是指由分子单元组装成的三维物质，这一结构上的特点使我们有可能通过选择适当的分子及不同的组装方式来制备具有特定功能性质的宏观物质。这类配合物兼有无机化合物和有机化合物的特性，由于其组成的复杂性、金属和配体种类的多样性、配位环境的可调性，使之成为分子材料中最具有潜在应用前景的一类体系。近年国外已集此类研究为一门生物、材料、化学交叉的学科，称之为金属配合物材料化学。近年来,随着现代工业的发展，阴离子染料污染物已经成为一个越来越严重的环境问题，例如刚果红等，一直都是化学家们关注的焦点。因为这些阴离子污染物会对人体健康和环境产生严重损害，已经被美国环境保护局列为在世界范围内需要优先处理的环境污染物。由于这些阴离子染料污染物已被广泛应用于冶金，颜料制造，皮革鞣制和木材等领域，制备能够从工业废水中捕获和分离这些阴离子污染物的新型材料是非常重要的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供基于刚性三酸配体对三联苯-3,4″,5-三羧酸的金属有机化合物及其制备方法和应用。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

基于刚性三酸配体对三联苯-3,4″,5-三羧酸的金属有机化合物，化学通式为{[Tb(L)(H₂O)(DMF)]·DMF}_n，以对三联苯-3,4″,5-三羧酸为配体，n代表基本结构单元的重复个数，即基本结构单元化学通式为[Tb(L)(H₂O)(DMF)]·DMF，对三联苯-3,4″,5-三羧酸的结构式为：

上述化合物基本结构单元包含一个晶体学上独立的Tb^III离子(Tb1)，一个完全去质子化的L^3-配体(三个羧基均失去活泼氢)，一个末端配位的DMF分子和一个末端配位的水分子，以及一个游离态的DMF分子。完全去质子化的L^3-配体采用μ7-η1，η1，η2，η1，η1，η1配位模式。所有中心Tb^III离子采用九配位几何配位，由来自于五个L^3-配体的羧基中七个氧原子(O1,O2A,O3A,O4A,O4B,O5A,O6A)，一个末端配位的DMF中的氧原子(O7)和一个末端配位的水分子(O8w)。相邻的Tb^III离子通过羧基形成二核Tb₂O₂簇结构相互连接。这些相邻的二核Tb₂O₂簇结构通过三联苯基相互连接，形成了一个具有三维结构的纳米多孔的Tb^III金属有机骨架。沿晶轴a可以观察到维度为的一维纳米多孔通道。