杯芳烴化合物多孔吸水材料及其製備方法

2023-06-12 06:38:51

專利名稱：：杯芳烴化合物多孔吸水材料及其製備方法
技術領域：
：本發明涉及的是杯芳烴化合物多孔吸水材料。
背景技術：
：吸水材料的特殊性能和應用前景吸引著國內外學者的普遍關注，紛紛開展研究和開發新型吸水材料的工作。J.L.Atwood,G.WilliamOrr,J.Barbourl等公開了名為Compositionforoperatingareplenishablefuelcellcomprisesastableguest-hostassemblyhavingaspheroidalhostassemblyformedoftrimersofcalixarenemoleculesinahexagonalclose-packedassembly的專利(美國專利，US2003212301-A1)。該化合物是通過杯芳烴和客體形成亞單元，這些亞單元通過範德華作用力堆積形成一維孔道，這些孔道再通過範德華作用力堆積成類球形的結構。當溫度超過15(TC時，化合物結構被破壞。目前，製備成具有孔洞的或形態各異的三維納米材料，都是分子間弱的相互作用力形成的，所以化合物穩定溫度多數在2ocrc以內。
發明內容為了解決已有技術存在的問題，本發明提供了杯芳烴化合物多孔吸水材料及其製備方法。該吸水材料的化學式為MxLn(PHEN)2(C4AS》yH20，式中M為鋰、鈉、鉀、銣、銫、氨或有機銨，Ln為釔、鈧或鑭系元素，PHEN為鄰菲囉啉，分子式為C12H8N2，C4八S為杯四芳烴磺酸根，分子式為(C28H20O16S4)4—，x為01.0，y為1~15。本發明提供的杯芳烴化合物多孔吸水材料製備方法的步驟和條件如下反應原料是杯四芳烴磺酸鹽，稀土氯化物和鄰菲囉啉，它們的摩爾比依次為1.05.0:1.0~5.0:1.0~10.0，反應溫度為120160°C，反應液pH值為16，反應時間17天，得到杯芳烴化合物多孔吸水材料；所述的杯四芳烴磺酸鹽包括鋰鹽、鈉鹽、鉀鹽、銣鹽、銫鹽、氨鹽或有機銨鹽；所述的有機銨為四甲基銨、四乙基銨、四丙基銨或四丁基銨；所述的稀土氯化物包括氯化釔、氯化鈧或鑭系氯化物。該杯芳烴化合物多孔吸水材料的表徵結果如下分子式C2Q8H227.34N^OK)5.67SwEU4Na4，四方晶系；空間群P42/mcm;晶胞參數a=18.920lA，b=18.920lA，c=21.2096A，a=90.000。，3=90.000°，Y=90細°;分子式C2o8H236N16011S16Ce4Na4，四方晶系；空間群P42/mcm;晶胞參數a=19.379lA，b=19.379lA，c=20.6569A，a=90.000°，6=90.000°，Y二90.000°。有益效果本發明提供的杯芳烴化合物多孔吸水材料是以杯芳烴作為配體，通過共價鍵與金屬離子配位而形成的三維網絡，網絡中平行的一維孔道也通過共價鍵的形式相互連接形成了三維孔隙。這種全部以共價鍵形式結合的三維納米材料，穩定性高，穩定溫度可達到390°C。本發明提供的杯芳烴化合物多孔吸水材料能選擇性可逆吸附水汽或小分子蒸汽(如甲醇)，吸附量達到自重的23%，穩定溫度達到390°C;材料容易再生，真空下加熱處理即可再生，且再生後不影響吸附性能，可循環使用10次以上。多次循環使用不影響吸附性能。可用於特殊環境中的除溼和脫氣，在生物、醫藥、環境等多個領域具有很好的應用前景。圖1為杯芳烴化合物多孔吸水材料骨架的晶體結構圖。圖2為晶體材料熱重分析圖。圖3為水蒸汽吸附和脫附曲線圖。具體實施例方式實施例1:本發明提供的杯芳烴化合物多孔吸水材料用水熱法製備，反應原料是杯四芳烴磺酸鈉，LaCl3，7H20和鄰菲餵啉，其摩爾比依次為1.0:1.0:1.0，反應溫度120。C，反應液pH值為4，反應時間4天，得到三維孔洞吸氣吸水晶體材料。實施例2:本發明提供的杯芳烴化合物多孔吸水材料用水熱法製備，反應原料是杯四芳烴磺酸鈉，PrCl3，7H20和鄰菲P羅啉，其摩爾比依次為1.0:1.0:1.0，反應溫度140。C，反應液pH值為4，反應時間4天，得到三維孔洞吸氣吸水晶體材料。實施例3:本發明提供的杯芳烴化合物多孔吸水材料用水熱法製備，反應原料是杯四芳烴磺酸鈉，EuCl3'6H20和鄰菲口羅啉，其摩爾比依次為1.0:1.0:1.0，反應溫度16(TC，反應液pH值為4，反應時間4天，得到三維孔洞吸氣吸水晶體材料。實施例4:本發明提供的杯芳烴化合物多孔吸水材料用水熱法製備，反應原料是杯四芳烴磺酸銣，GdCl3，6H20和鄰菲囉啉，其摩爾比依次為1.0:1.0:1.0，反應溫度13(TC，反應液pH值為6，反應時間5天，得到三維孔洞吸氣吸水晶體材料。實施例5:本發明提供的杯芳烴化合物多孔吸水材料用水熱法製備，反應原料是杯四芳烴磺酸銫，TmCl3*6H20和鄰菲囉啉，其摩爾比依次為1.0:1.0:1.0。反應溫度130"C，反應液pH值為l，反應時間1天，得到三維孔洞吸氣吸水晶體材料。實施例6:本發明提供的杯芳烴化合物多孔吸水材料用水熱法製備，反應原料是杯四芳烴磺酸鉀，TbCl3，6H20和鄰菲餵啉，其摩爾比依次為1.0:1.0:1.0，反應溫度140。C，反應液pH值為3，反應時間1天，得到三維孔洞吸氣吸水晶體材料。實施例7:本發明提供的杯芳烴化合物多孔吸水材料用水熱法製備，反應原料是杯四芳烴磺酸鈉，YC136H20和鄰菲餵啉，其摩爾比依次為1.0:1.0:1.0，反應溫度140。C，反應液pH值為3，反應時間7天，得到三維孔洞吸氣吸水晶體材料。實施例8:本發明提供的杯芳烴化合物多孔吸水材料用水熱法製備，反應原料是杯四芳烴磺酸鈉，ScCl"6H20和鄰菲囉啉，其摩爾比依次為1.0:1.0:1.0，反應溫度14(TC，反應液pH值為6，反應時間7天，得到三維孔洞吸氣吸水晶體材料。權利要求1、杯芳烴化合物多孔吸水材料，其特徵在於，該吸水材料的化學式為MxLn(PHEN)2(C4AS)·yH2O，式中M為鋰、鈉、鉀、銣、銫、氨或有機銨，Ln為釔、鈧或鑭系元素，PHEN為鄰菲囉啉，分子式為C12H8N2，C4AS為杯四芳烴磺酸根，分子式為(C28H20O16S4)4-，x為0～1.0，y為1～15；該材料是以杯芳烴作為配體，通過共價鍵與金屬離子配位而形成的三維網絡，網絡中平行的一維孔道也通過共價鍵的形式相互連接形成了三維孔隙。2、如權利要求1所述的杯芳烴化合物晶體吸水材料的製備方法，其特徵在於步驟和條件如下反應原料是杯四芳烴磺酸鹽，稀土氯化物和鄰菲囉啉，它們的摩爾比依次為1.05.0:1.05.0:1.0~10.0，反應溫度為120160°C，反應液pH值為16，反應時間17天，得到杯芳烴化合物多孔吸水材料；所述的杯四芳烴磺酸鹽包括鋰鹽、鈉鹽、鉀鹽、銣鹽、銫鹽、氨鹽或有機銨鹽；所述的有機銨為四甲基銨、四乙基銨、四丙基銨或四丁基銨；所述的稀土氯化物包括氯化釔、氯化鈧或鑭系氯化物。全文摘要本發明公開了一類具有吸水性能的杯芳烴化合物多孔材料及其製備方法。材料的結構式為MxLn(PHEN)2(C4AS)·yH2O，M為鋰、鈉、鉀、銣、銫、氨或有機銨，Ln為釔、鈧或鑭系元素，PHEN為鄰菲囉啉，C4AS為杯四芳烴磺酸根，x為0～1.0，y為1～15。該材料是由杯芳烴和金屬離子通過以共價鍵配位而成的三維網絡，網絡中平行的一維孔道相互連接形成了三維孔隙。材料採用水熱法製備。該材料選擇性可逆吸附水汽或小分子蒸汽如甲醇，吸附量達到自重的23％，穩定溫度可達到390℃，易再生，多次循環不影響吸附性能。文檔編號C07F5/00GK101538275SQ200910066678公開日2009年9月23日申請日期2009年3月24日優先權日2009年3月24日發明者廖伍平,李豔玲申請人:中國科學院長春應用化學研究所