【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術屬于晶態(tài)材料的，涉及一種無溶劑法合成的鉻基金屬有機骨架材料及其制備方法和應用。
技術介紹
1、金屬-有機骨架材料(metal-organic?frameworks，mofs)，由金屬離子或金屬簇與有機配體通過配位鍵鏈接而成，作為一類新型的多孔材料，具有比表面積大、孔隙率高、孔道可調等特征，使其在氣體吸附與分離、催化、熒光、電化學等領域具有獨特的應用前景。目前關于mofs在提高質子導電性的研究很多，其中常見的方法包括：在mofs的孔道中引入酸性客體分子，也是最常用的方法，但引入的客體分子與mofs缺少相互作用，時間久后會出現(xiàn)客體分子泄露的情況；其次是提供質子供體（包含未配位的酸性基團）與金屬離子或金屬簇相互作用直接合成。mofs結構的多樣性主要源于有機配體多樣性以及金屬離子或金屬簇多樣的配位幾何構型，因此，可通過設計新型的配體獲得具有新穎結構的mofs。
2、cr-mofs具有較好的化學穩(wěn)定性、水熱穩(wěn)定性和結構穩(wěn)定性，在此基礎上，引入酸性基團的cr-mofs表現(xiàn)出超高的質子導電性。制備金屬有機骨架的常用方法是溶劑熱法，例如，專利文獻號為cn104672277?a?的專利公開了一種使用dmf作為溶劑，經(jīng)溶劑熱反應制備碗形結構的金屬有機骨架材料，專利文獻號為cn108440439?a的專利公開了一種是有dmf、苯甲酸和三氟乙酸的混合溶液作為溶劑，經(jīng)溶劑熱反應制備金屬有機骨架材料。
3、盡管傳統(tǒng)水熱法或溶劑熱法是獲得高質量晶體的常用方法，但是仍具有以下不足之處：
4、（1）反應體系中涉及使用
5、（2）制備工藝復雜，mofs需要從其孔隙中去除非揮發(fā)性溶劑和未反應的起始物質，相對于無溶劑法制備mofs來說，工藝流程復雜。
6、（3）上述兩點極大的提高了生產(chǎn)mofs的成本。
技術實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術的不足，本專利技術提供一種無溶劑法合成的鉻基金屬有機骨架材料及其制備方法和應用。
2、本專利技術的第一個目的是提供一種鉻基金屬有機骨架材料，所述鉻基金屬有機骨架材料的化學分子式為cr(oh)(h2ndc(so3)2)，所述鉻基金屬有機骨架材料用到的配體為4,8-二磺酰-2,6萘二羧酸h2ndc((so3h)2)。
3、在以上方案的基礎上，進一步的，所述鉻基金屬有機骨架材料的晶體結構所屬空間群為 p21/ m，不對稱單元含有一個配體，一個鉻原子和一個羥基；鉻原子以稍微扭曲的八面體幾何形狀連接六個氧原子；其中有兩個氧原子來自橋聯(lián)的磺酸基團，有兩個氧原子來自螯合的磺酸基團，還有兩個氧原子是羥基上的氧原子；鉻、磺酸鹽和羥基之間的無限連接形成化學式為cr(oh)(so3)2的鏈狀次級構筑單元；沿著這個鏈狀的次級構筑單元，橋聯(lián)和螯合配位模式的磺酸配體交替連接，形成二維平面結構；相鄰二維平面結構中的羧酸基團彼此以頭對頭的方式形成氫鍵，在此氫鍵作用下形成三維網(wǎng)狀結構，沿b軸的方向，形成的一維通道。
4、本專利技術的另一個目的是提供一種鉻基金屬有機骨架材料的無溶劑合成方法，包括如下步驟：有機配體4,8-二磺酰-2,6萘二羧酸與鉻源在研缽中，研磨15分鐘后，移入不銹鋼高壓釜中，加熱到一定溫度后保溫一段時間，然后自然冷卻至室溫，得到綠色固體粉末，隨后用乙醇洗滌至少三次，至上層清液至無色，最后60℃真空干燥12小時。
5、在以上方案的基礎上，進一步的，所述鉻源為六水合氯化鉻、三氧化二鉻、氫氧化鉻、九水合硝酸鉻中的一種或幾種。
6、在以上方案的基礎上，進一步的，所述有機配體和鉻源的摩爾比為1:2-10。
7、在以上方案的基礎上，進一步的，所述加熱溫度為180~200℃，保溫的時間為8-48小時。
8、本專利技術的另一個目的在于提供所述鉻基金屬有機骨架材料作為質子導電材料的應用。
9、本專利技術的有益技術效果：本專利技術的基于磺酸配體的鉻基金屬-有機骨架材料采用的方法是無溶劑法，本專利技術的制備方法不使用有機溶劑，綠色環(huán)保，工藝簡單，制得的金屬-有機骨架晶體材料具有穩(wěn)定性好、質子導電性高等優(yōu)點，使得該mofs在導電方面具有潛在應用。
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1.一種鉻基金屬有機骨架材料，其特征在于：所述鉻基金屬有機骨架材料的化學分子式為Cr(OH)(H2NDC(SO3)2)，所述鉻基金屬有機骨架材料用到的配體為4,8-二磺酰-2,6萘二羧酸H2NDC((SO3H)2)。
2.根據(jù)權利要求1所述的鉻基金屬有機骨架材料，其特征在于：所述鉻基金屬有機骨架材料的晶體結構所屬空間群為P21/m，不對稱單元含有一個配體，一個鉻原子和一個羥基；鉻原子以稍微扭曲的八面體幾何形狀連接六個氧原子；其中有兩個氧原子來自橋聯(lián)的磺酸基團，有兩個氧原子來自螯合的磺酸基團，還有兩個氧原子是羥基上的氧原子；鉻、磺酸鹽和羥基之間的無限連接形成化學式為Cr(OH)(SO3)2的鏈狀次級構筑單元；沿著這個鏈狀的次級構筑單元，橋聯(lián)和螯合配位模式的磺酸配體交替連接，形成二維平面結構；相鄰二維平面結構中的羧酸基團彼此以頭對頭的方式形成氫鍵，在此氫鍵作用下形成三維網(wǎng)狀結構，沿b軸的方向，形成一維通道。
3.一種如權利要求1-2中任一項所述的鉻基金屬有機骨架材料的無溶劑合成方法，其特征在于：包括如下步驟：有機配體4,8-二磺酰-2,6萘二羧酸與鉻源在研缽中
4.根據(jù)權利要求3所述的鉻基金屬有機骨架材料的無溶劑合成方法，其特征在于：所述鉻源為六水合氯化鉻、三氧化二鉻、氫氧化鉻、九水合硝酸鉻中的一種或幾種。
5.根據(jù)權利要求3所述的鉻基金屬有機骨架材料的無溶劑合成方法，其特征在于：所述有機配體和鉻源的摩爾比為1:2-10。
6.根據(jù)權利要求3所述的鉻基金屬有機骨架材料的無溶劑合成方法，其特征在于：所述加熱溫度為180~200℃，保溫的時間為8-48小時。
7.一種如權利要求1-2中任一項所述的鉻基金屬有機骨架材料作為質子導電材料的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種鉻基金屬有機骨架材料，其特征在于：所述鉻基金屬有機骨架材料的化學分子式為cr(oh)(h2ndc(so3)2)，所述鉻基金屬有機骨架材料用到的配體為4,8-二磺酰-2,6萘二羧酸h2ndc((so3h)2)。
2.根據(jù)權利要求1所述的鉻基金屬有機骨架材料，其特征在于：所述鉻基金屬有機骨架材料的晶體結構所屬空間群為p21/m，不對稱單元含有一個配體，一個鉻原子和一個羥基；鉻原子以稍微扭曲的八面體幾何形狀連接六個氧原子；其中有兩個氧原子來自橋聯(lián)的磺酸基團，有兩個氧原子來自螯合的磺酸基團，還有兩個氧原子是羥基上的氧原子；鉻、磺酸鹽和羥基之間的無限連接形成化學式為cr(oh)(so3)2的鏈狀次級構筑單元；沿著這個鏈狀的次級構筑單元，橋聯(lián)和螯合配位模式的磺酸配體交替連接，形成二維平面結構；相鄰二維平面結構中的羧酸基團彼此以頭對頭的方式形成氫鍵，在此氫鍵作用下形成三維網(wǎng)狀結構，沿b軸的方向，形成一維通道。
3.一種如權...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：楊帆，仲崇立，
申請(專利權)人：天津工業(yè)大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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