一種鎘配位聚合物，化學式為C60H36Cd3N12O17，其以2,4,6-三(4-吡啶基)三嗪為主配體，對苯二甲酸為輔助配體，溶劑為N,N-二甲基甲酰胺、乙醇和水的混合液，構成具有內部封閉孔穴的三重互穿的三維“tfz”拓撲網絡結構；該鎘配位聚合物采用溶劑熱法制備。本發明專利技術的優點是：該鎘配位聚合物的配位骨架具有較高的熱穩定性和水穩定性，可通過包夾具有不同功能的客體分子來實現對其發光性能的調控；其制備方法工藝簡單、易于實施，晶體產率和純度均較高，作為能量轉化器及固體發光材料，在材料科學領域具有良好的應用前景。
【技術實現步驟摘要】
一種鎘配位聚合物及其制備方法和應用
本專利技術涉及金屬-有機配位聚合物材料，特別是一種鎘配位聚合物及其制備方法和應用。
技術介紹
近年來，通過金屬離子與有機多功能配體的配位來構筑具有新型孔道結構的配位聚合物材料已經引起了人們的極大興趣。不僅因為它們擁有新穎精美的拓撲網絡結構， 而且主要是因為它們能表現出特異的光、電、磁、催化以及吸附分離等性質或功能，參見: Yaghi, 0.M.; O，Keeffe, M.; Ockwig, N.ff.; Chae, H.K.; Eddaoudi, M.; Kim, J.Nature 2003，423，705 ；Kitagawa, S.; Kitaura，R.; Noroj S.Angew.Chem.1nt.Ed.2004，43，2334 ；Roberts, J.; Scheidt，K.A.; Nguyen, S.T.; Hupp, J.T.Chem.Soc.Rev., 2009，38，1450。然而設計和構筑這類具有特殊結構和性能的晶體材料具有很大的挑戰性，特別是具有較好的發光性能的材料。這是因為這類聚合物材料對于配體及金屬的選擇有嚴格的限制并且要求其有很好的穩定性。有一種方法是以配位聚合物的骨架為“主體”，利用其內部的孔穴來包夾具有特定性能的客體分子，使配合骨架與客體分子之間的產生“主客體”相互作用，進而達到調控配合物的穩定性及對發光性能的目的。迄今為止，此類具有“主客體”相互作用調控的發光性能的材料的文獻報道還相對較少，參見:Wang，P.; Maj J.-P.; Dong, Y.-B.; Huang, R.-Q.J.Am.Chem.Soc.2007，129, 10620.；Chang, Z.; Zhang, A.-S.; Huj T.-L.; Buj X._H.Cryst.Growth Des.2009， 9，4840.;He，J.; Zeller, M.; Hunter, A.D.; Xuj Z.J.Am.Chem.Soc.2011，134， 1553.等。這類材料的合成與探索，特別是深入的理解和研究該類配位聚合物中的特殊的 “主客體”相互作用，對開發高性能新材料將會產生很大的影響，并為材料科學領域注入強大的生命力。
技術實現思路
本專利技術的目的在于針對上述技術分析和存在問題，提供一種鎘配位聚合物及其制備方法和應用，該鎘配位聚合物的配位骨架具有較高的熱穩定性和水穩定性，可通過包夾具有不同功能的客體分子來實現對其發光性能的調控，可作為潛在的能量轉化器及固體發光材料，在材料科學領域具有良好的應用前景。本專利技術的技術方案:一種鎘配位聚合物，化學式為C6tlH36Cd3N12O17,以2，4，6-三(4-吡啶基)三嗪(tpt)為主配體，對苯二甲酸(PTA)為輔助配體，溶劑為N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)、乙醇和水的混合液， 主配體2，4，6-三(4-吡啶基)三嗪(tpt)與金屬鎘離子形成一種(6，3)層，層與層之間由對苯二甲酸(PTA)輔助配體連接，形成一個三維“層-柱”骨架，骨架之間相互穿插，最終形成了一種(3，4)連接的具有內部封閉孔穴的三重互穿的三維“tfz”拓撲網絡結構，孔隙率為 42%;鎘配位聚合物晶體屬于三方晶系，空間群均為P-3cl，晶胞參數分別為:a = 26.578(4)A, b = 26.578(4) A, c = 21.314(4) A, a =貝=90。，r = 120。；紅外吸收峰為 3427cm \ 1568 cm \ 1516 cm \ 1406 cm \ 1058 cm \ 1014 cm \ 800 cm \744 cm 1 ;配位骨架的分解溫度為350 °C。ー種所述鎘配位聚合物的制備方法，包括以下步驟: 1)將有機配體2，4，6-三(4-吡啶基)三嗪(tpt)、對苯二甲酸(PTA)和硝酸鎘加入到N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)、こ醇和水的混合溶劑中并混合均勻； 2)將上述所得混合液密封后在80-1200C下進行溶劑熱反應，反應時間為24-72小吋，自然冷卻至室溫后得到長條狀白色晶體； 3)將上述白色晶體用N，N-二甲基甲酰胺(DMF)洗滌、干燥后即可制得鎘配位聚合物。所述2，4，6-三(4-吡啶基)三嗪(tpt)、對苯二甲酸(PTA)和硝酸鎘的摩爾比為1:1-2:1-2。所述混合溶劑中N，N_ 二甲基甲酰胺(DMF)、こ醇和水的體積比為1:1:1 ;2，4，6-三(4-吡啶基)三嗪(tpt)與混合溶劑的用量比為0.05毫摩爾:15毫升。ー種所述鎘配位聚合物的應用，用于能量轉化器及固體發光材料，方法是采用一鍋法在與制備方法相同的エ藝條件下加入一系列的萘、菲、芘客體分子，即可得到一系列封裝了不同客體的該化合物材料，這些材料在紫外燈激發下可發綠、黃、橙、紅等不同顔色的光。本專利技術的優點是:該鎘配位聚合物的配位骨架具有較高的熱穩定性和水穩定性，可通過包夾具有不同功能的客體分子來實現對其發光性能的調控，其制備方法エ藝簡単、易于實施，晶體產率可達到50%以上，實驗測得的粉末衍射圖與理論模擬的基本吻合，證明其相純度較高，可作為能量轉化器及固體發光材料，在材料科學領域具有良好的應用前景。【附圖說明】圖1為該該鎘配位聚合物包夾客體后的熱分析圖。圖2為該該鎘配位聚合物包夾客體后的粉末衍射圖。圖3為該該鎘配位聚合物的連接方式圖及三維網絡結構圖。圖4為該該鎘配位聚合物包夾客體后的顔色及其在紫外線激發下的發光照片。圖5為該鎘配位聚合物包夾客體后的歸ー化熒光發射光譜。【具體實施方式】實施例: ー種所述鎘配位聚合物的制備方法，包括以下步驟: 1)將15.5毫克(0.05毫摩爾)有機配體2，4，6-三(4-吡啶基)三嗪(tpt)、23.7毫克(0.1毫摩爾)對苯二甲酸(PTA)和30.8毫克(0.1毫摩爾)四水合硝酸鎘加入到由5毫升N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)、5毫升こ醇和5毫升水組成的混合溶劑中并混合均勻； 2)將上述所得混合液密封后在100°C下進行溶劑熱反應，反應時間為72小吋，自然冷卻至室溫后得 到長條狀白色晶體； 3)將上述白色晶體用N，N-二甲基甲酰胺(DMF)洗滌、干燥后即可制得鎘配位聚合物。圖1為該該鎘配位聚合物包夾客體后的熱分析圖，圖中表明:配位骨架的分解溫度為350 °C，說明該配位聚合物具有良好的熱穩定性。對制得的鎘配位聚合物的表征:I)粉末衍射表征相純度粉末衍射數據收集在Rigaku D/Max-2500衍射儀上完成，儀器操作電壓為40 kV、電流為100 mA，使用石墨單色化的銅靶X射線；固定掃描，發散偏離為1°，接收狹縫寬為0.3毫米；密度數據收集使用2 〃 / 〃掃描模式，在3°到80°范圍內連續掃描完成，掃描速度為8°/ 每秒，跨度為0.027每次；數據擬合使用CeriuS2程序，單晶結構粉末衍射譜模擬轉化使用 Mercury L 4.2。圖2該該鎘配位聚合物包夾客體后的粉末衍射圖，圖中表明:包夾客體后，所得到的樣品與該鎘配合物相比，其衍射峰位置基本吻合，這表明包夾客體后的化合物維持了原有的框架。2)晶體結構測定在顯微鏡下選取合適大小的單晶，低溫下T=293K在Rigaku RAXIS-RAPI本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種鎘配位聚合物，其特征在于：化學式為C60H36Cd3N12O17，以2,4,6?三(4?吡啶基)三嗪為主配體，對苯二甲酸為輔助配體，溶劑為N,N?二甲基甲酰胺、乙醇和水的混合液，主配體2,4,6?三(4?吡啶基)三嗪與金屬鎘離子形成一種（6，3）層，層與層之間由對苯二甲酸輔助配體連接，形成一個三維“層?柱”骨架，骨架之間相互穿插，最終形成了一種（3，4）連接的具有內部封閉孔穴的三重互穿的三維“tfz”拓撲網絡結構，孔隙率為42%；鎘配位聚合物晶體屬于三方晶系，空間群均為P?3c1，晶胞參數分別為：a?=?26.578(4)??,?b?=?26.578(4)??,?c?=?21.314(4)??,?α?=?β?=?90o,?γ?=?120o；紅外吸收峰為3427?cm–1、1568?cm–1、1516?cm–1、1406?cm–1、1058?cm–1、1014?cm–1、?800?cm–1、744?cm–1；配位骨架的分解溫度為350?oC。
【技術特征摘要】
1.一種鎘配位聚合物，其特征在于:化學式為C6tlH36Cd3N12O17,以2，4，6-三(4-吡啶基)三嗪為主配體，對苯二甲酸為輔助配體，溶劑為N，N-二甲基甲酰胺、こ醇和水的混合液，主配體2，4，6-三(4-吡啶基)三嗪與金屬鎘離子形成ー種(6，3)層，層與層之間由對苯二甲酸輔助配體連接，形成一個三維“層-柱”骨架，骨架之間相互穿插，最終形成了ー種(3，4)連接的具有內部封閉孔穴的三重互穿的三維“tfz”拓撲網絡結構，孔隙率為42% ;鎘配位聚合物晶體屬于三方晶系，空間群均為P_3cl，晶胞參數分別為:a = 26.578(4) A, b =26.578(4) A, c = 21.314(4) A, a = ^ = 90。，r = 120。；紅外吸收峰為 3427 cnf1、1568 cm \ 1516 cm \ 1406 cm \ 1058 cm \ 1014 cm \ 800 cm \744 cm 1 ;配位骨架的分解溫度為350。し2.一種如權利要求1所述鎘配位聚合物的制備方法，其特征在于包括以下步驟: 1)將...
【專利技術屬性】
技術研發人員：卜顯和，張大帥，常澤，軒志宏，章迎輝，胡同亮，
申請(專利權)人：南開大學，
類型：發明
國別省市：
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