【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種基于紫精二羧酸配體的鉛基陽離子型金屬有機框架晶態材料的制備方法及其對乙二胺可視化的化學傳感性能研究。
技術介紹
1、金屬有機框架(mofs)通常是由金屬離子作為節點，有機配體作為連接體，配體和金屬之間通過配位鍵連接形成具有周期排列的多孔有機-無機雜化晶態材料。與除了有機和無機組分固有的功能外，金屬有機框架還可以通過組分間的相互作用賦予新的功能，可調的孔隙或呼吸可變性的柔性框架，從而賦予了金屬有機框架獨特且優異的性質。鉛(ii)離子在硬-軟酸堿尺度上的歸類邊界酸，具有較大的離子半徑，從2到10的寬范圍并靈活的配位數，半定向或全定向幾何結構，具有獨特的ns2np0構型，以及顯著的電子孤對效應。鉛(ii)離子的獨特的電子構型和強電荷轉移賦予了鉛基金屬有機框架有獨有的光化學功能，如熒光傳感和顏色調節等等。1,1’-二取代-4,4’-聯吡啶鹽在發生氧化還原反應過程中會往往會產生顏色的變化，當其為還原態時顯示出紫色；遇到化學試劑時顏色可以發生變化。化學變色指的是化合物在某些外部化學試劑的作用下，分子結構發生變化而導致其對光的吸收峰值即顏色的相應改變；化學變色材料廣泛應用于光開關、光信息基因材料、信息加密、光學器件材料等等諸多領域。基于紫精二羧酸配體的鉛基金屬有機框架晶態材料可以顯示出化學變色的性能。
2、乙二胺是一種典型的脂肪二胺，為無色或微黃色油狀或水樣透明液體，在空氣中產生煙霧，有類似氨的氣味，有吸濕性，屬于堿性物質，易溶于水、乙醇，微溶于乙醚。乙二胺遇熱、明火、氧化劑易燃，燃燒危險性中等。乙二胺可用于制造
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于一種新型的具有良好穩定性的基于紫精二羧酸配體的陽離子型鉛基金屬有機框架晶態材料及其制備方法，以及其對乙二胺可視化的化學傳感性能。
2、為實現上述專利技術目的，本專利技術的技術方案具體如下：
3、一種基于紫精二羧酸配體的陽離子型鉛基金屬有機框架晶態材料的制備方法，包括：將紫精二羧酸配體1,1'-雙(4-羧基苯基)(4,4'-聯吡啶)二氯化物(h2bcbpcl2)，硝酸鉛和高氯酸鋰加入由乙腈和去離子水組成的混合液中，攪拌30分鐘后置于聚四氟乙烯反應釜中加熱反應一段時間，得到棕黃色片狀晶體，即為基于紫精二羧酸配體的陽離子型鉛基金屬有機框架晶態材料，其分子式為[pb2(bcbp)3]n·4nclo4。
4、進一步的，所述紫精二羧酸配體，硝酸鉛和高氯酸鋰的摩爾比為1：2：8。
5、進一步的，所述乙腈和去離子水的體積比為1：5。·
6、進一步的，所述加熱溫度為140℃，所述反應時間為3天。
7、本專利技術還提供了由上述合成方法制備的基于紫精二羧酸的陽離子型鉛基金屬有機框架晶態材料；其晶體結構特征為結晶于三斜晶系，p-1空間群。
8、本專利技術還提供了上述基于紫精二羧酸配體的陽離子型鉛基金屬有機框架晶態材料的化學變色性能與機理。
9、進一步的，所述化學變色是目標材料在乙二胺蒸汽環境中接觸10分鐘后，顏色經歷從黃色到墨綠色的變化；空氣中放置10小時后可以恢復到原始狀態。
10、進一步的，目標陽離子型鉛基金屬有機框架晶態材料化學變色前后的固態uv-vis光譜和拉曼光譜數據結果表明，目標材料在化學變色的過程中，小分子乙二胺中的電子轉移到目標材料中的紫精部分后產生了紫精自由基，導致了肉眼可見的顏色變化。
11、與現有技術相比，本專利技術的有益效果：
12、本專利技術的一種基于紫精二羧酸配體的陽離子型鉛基金屬有機框架晶態材料具有一種新型二維晶體結構和帶正電荷的骨架，具有良好的穩定性，可在空氣中長期存放；
13、本專利技術的合成方法簡單快捷，成本低，產率高，可重復性高，易于量產和普及使用；
14、本專利技術的一種基于紫精二羧酸配體的陽離子型鉛基金屬有機框架晶態材料具有二維骨架結構，其骨架上帶有正電荷，抗衡陰離子高氯酸根填充于孔道之中。目標材料在乙二胺蒸汽環境中接觸10分鐘后，顏色經歷從黃色到墨綠色的變化；空氣中放置10小時后可以恢復到原始狀態。數據證明目標陽離子型鉛基金屬有機框架晶態材料在化學變色過程中產生了紫精自由基，導致了肉眼可見的顏色變化。目標材料對乙二胺具有可視化的化學傳感性能。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種基于紫精二羧酸配體的陽離子型鉛基金屬有機框架晶態材料的制備方法，其特征在于，包括：將紫精二羧酸配體1,1'-雙(4-羧基苯基)(4,4'-聯吡啶)二氯化物(H2bcbpCl2)，硝酸鉛和高氯酸鋰加入由乙腈和去離子水組成的混合液中，攪拌30分鐘后置于聚四氟乙烯反應釜中加熱反應一段時間，得到黃色片狀晶體，即為基于紫精二羧酸配體的陽離子型鉛基金屬有機框架晶態材料，其分子式為[Pb2(bcbp)3]n·4nClO4。
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述紫精二羧酸配體，硝酸鉛和高氯酸鋰的摩爾比為1：2：8；所述乙腈和去離子水的體積比為1：5；所述加熱溫度為140℃，所述反應時間為3天。
3.由以上權利要求所述制備方法制備的基于紫精二羧酸配體的陽離子型鉛基金屬有機框架晶態材料。
4.根據權利要求1-2所述的制備方法，得到的陽離子型鉛基金屬有機框架晶態材料，結晶于三斜晶系，P-1空間群。在其不對稱結構單元中，包含2個去質子的bcbp配體和2個一半去質子的bcbp配體，2個Pb(Ⅱ)離子以及4個抗衡陰離子高氯酸根。Pb1為4配位的模式，
5.根據權利要求1-2所述的制備方法，得到的陽離子型鉛基金屬有機框架晶態材料，具有較好的熱穩定性。熱重數據顯示，其骨架結構可以穩定到315℃。
6.權利要求1-5中所述基于紫精二羧酸配體的陽離子型鉛基金屬有機框架晶態材料具有對乙二胺可視化的化學傳感性質。
7.根據權利要求6所述的性質，其特征在于，目標陽離子型鉛基金屬有機框架晶態材料能夠響應乙二胺氣體而表現出變色行為。當目標材料接觸乙二胺分子后，樣品顏色經歷從黃色到墨綠色的快速、可視化的變化。而且這個過程是可逆的，因為墨綠色樣品在空氣中放置10小時后可以恢復到黃色。
8.根據權利要求6-7所述的性質，研究了目標陽離子型鉛基金屬有機框架晶態材料對乙二胺的化學變色機理。其特征在于，基于目標陽離子型鉛基金屬有機框架晶態材料在暴露于乙二胺氣體之前和之后(縮寫為目標材料-乙二胺)，固態UV-vis光譜吸收在576nm、662nm處出現了新的吸收帶。這些新增的吸收峰的位置與紫精自由基的紫外吸收特征帶相吻合；初步表明，目標陽離子型鉛基金屬有機框架晶態材料的化學變色可能是由于乙二胺分子上的電子轉移到紫精二羧酸配體的缺電子紫精部分，產生紫精自由基所導致的化學變色現象。進一步地，目標材料在暴露于乙二胺氣體之前和之后的拉曼光譜顯示，在1010nm和1020nm處出現了新的吸收峰，在1600nm處的吸收峰減弱至幾乎消失；這些特征峰的變化都是C＝N雙鍵的伸縮振動峰，吡啶嗡環中C＝N雙鍵的伸縮振動峰因電子轉移而發生變化。上述數據證明，陽離子型鉛基金屬有機框架晶態材料的化學變色是由于小分子乙二胺中的電子轉移到目標材料中的紫精部分后產生了紫精自由基導致的。
...【技術特征摘要】
1.一種基于紫精二羧酸配體的陽離子型鉛基金屬有機框架晶態材料的制備方法，其特征在于，包括：將紫精二羧酸配體1,1'-雙(4-羧基苯基)(4,4'-聯吡啶)二氯化物(h2bcbpcl2)，硝酸鉛和高氯酸鋰加入由乙腈和去離子水組成的混合液中，攪拌30分鐘后置于聚四氟乙烯反應釜中加熱反應一段時間，得到黃色片狀晶體，即為基于紫精二羧酸配體的陽離子型鉛基金屬有機框架晶態材料，其分子式為[pb2(bcbp)3]n·4nclo4。
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述紫精二羧酸配體，硝酸鉛和高氯酸鋰的摩爾比為1：2：8；所述乙腈和去離子水的體積比為1：5；所述加熱溫度為140℃，所述反應時間為3天。
3.由以上權利要求所述制備方法制備的基于紫精二羧酸配體的陽離子型鉛基金屬有機框架晶態材料。
4.根據權利要求1-2所述的制備方法，得到的陽離子型鉛基金屬有機框架晶態材料，結晶于三斜晶系，p-1空間群。在其不對稱結構單元中，包含2個去質子的bcbp配體和2個一半去質子的bcbp配體，2個pb(ⅱ)離子以及4個抗衡陰離子高氯酸根。pb1為4配位的模式，變形四面體構型；其配位原子包括來自3個bcbp配體的羧基的4個氧原子。pb2為6配位的模式，變形五角錐構型；其配位原子包括來自3個bcbp配體的羧基的6個氧原子。六個pb(ⅱ)離子通過六個bcbp配體交替連接形成左右兩個椅式六元環結構；不同的是，左邊n5所在bcbp配體的配位模式為[2.1010]；而右邊n6所在bcbp配體的配位模式為[2.11111212]。椅式六元環結構之間通過共用pb(ⅱ)離子所在的頂點和bcbp配體所在的邊形成一個帶正電荷的二維的類石墨烯層狀結構；帶正電荷的二維的層狀結構之間通過弱相互作用(π…π作用和氫鍵作用...
【專利技術屬性】
技術研發人員：周玉蝶，蓋艷麗，孟慶華，戴群昕，陳佩，戴欣潼，陳智康，郭旭鵬，
申請(專利權)人：江蘇師范大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。