对苯二甲酸镉聚合物及其制备方法与流程

本发明属于聚合物制备技术领域，特别涉及一种对苯二甲酸镉聚合物及其制备方法。

背景技术：

近年来，过渡金属聚合物的种类和数目迅猛增加，人们利用具有特殊结构和性能的有机小分子配体与金属离子通过配位键或其它弱相互作用合成多元配位超分子，形成的聚合物在结构和性能上具有独特性。但是，对于正交晶系的聚合物报道尚少。由多吡啶和芳香多羧酸类配体合成新型金属有机骨架的研究是这一领域的分子组装重点。多吡啶配体及其衍生物中N原子配位模式单一但配位能力强，并且具有分子内共轭大π 键，不仅是优良的生色基团，而且具有良好的分子内电子传递和能量传递性质。羧酸基团能够以单齿、双齿（桥式、螯合）和三齿型等多种配位模式与过渡金属离子形成具有较大比表面积和孔隙的配合物。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种对苯二甲酸镉聚合物及其制备方法。

本发明的思路：利用对苯二甲酸、双(4-吡啶基)胺和硝酸镉，通过水热法获得镉聚合物，即为对苯二甲酸镉聚合物。

本发明的对苯二甲酸镉聚合物的结构式为：

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该对苯二甲酸镉聚合物属于正交晶系，空间群为Pbca，中心金属离子为Cd(II)离子；该对苯二甲酸镉聚合物每个基元包含一个对苯二甲酸阴离子、一个双(4-吡啶基)胺、一个配位水分子和四个游离的水分子；对苯二甲酸的两个羧基均以螯合的形式与镉离子配位，双(4-吡啶基)胺以桥联的形式参与配位；中心金属离子Cd(II)分别与来自两个对苯二甲酸的四个氧原子O1、O2、O3和O4，两个双(4-吡啶基)胺两个氮原子N1和N3，以及一个水分子的氧原子O5配位；七个配位原子在Cd(II)离子周围以不规则十面体的形式排布，Cd-O键长在2.2660 Å - 2.6221 Å之间，Cd-N键长分别是2.3039 Å和2.3642 Å。

上述对苯二甲酸镉聚合物的制备方法为：

(1)称量0.5~1毫摩尔四水合硝酸镉溶解于2~4毫升蒸馏水中，制得硝酸镉溶液。

(2)称量0.5~1毫摩尔对苯二甲酸溶解于5~10毫升蒸馏水中，制得对苯二甲酸溶液。

(3)称量0.5~1毫摩尔双(4-吡啶基)胺溶解于2~4毫升蒸馏水中，制得双(4-吡啶基)胺溶液。

(4)称量1~2毫摩尔氢氧化钠溶解于1~2毫升蒸馏水中，制得氢氧化钠溶液。

(5)将步骤(1)、(2)、 (3) 和(4)制得的溶液加入到聚四氟乙烯反应釜内胆中，套上不锈钢反应釜外套放入130摄氏度烘箱中反应48~72小时，反应完成后以每小时10摄氏度的速度梯度降温至室温，静置12~24小时后开釜得淡黄色溶液，过滤在滤纸上得到淡黄色透明块状晶体，即为对苯二甲酸镉聚合物。

本发明具有工艺简单、成本低廉、重复性好等优点，成功的合成了单核镉聚合物，为合成过渡金属的正交晶系的多元聚合物提供了一定的依据。

附图说明

图1是本发明的对苯二甲酸镉聚合物的分子结构图。

具体实施方式

实施例：

(1)称量0.5毫摩尔（0.1042克）四水合硝酸镉溶解于3毫升蒸馏水中，制得硝酸镉溶液。

(2)称量0.5毫摩尔（0.0831克）对苯二甲酸溶解于5毫升蒸馏水中，制得对苯二甲酸溶液。

(3)称量0.5毫摩尔（0.0855克）双(4-吡啶基)胺溶解于3毫升蒸馏水中，制得双(4-吡啶基)胺溶液。

(4)称量1毫摩尔（0.0400克）氢氧化钠溶解于2毫升蒸馏水中，制得氢氧化钠溶液。

(5)将步骤(1)、(2)、(3)和(4)制得的溶液加入到聚四氟乙烯反应釜内胆中，套上不锈钢反应釜外套放入130摄氏度烘箱中反应72小时，反应完成后以每小时10摄氏度的速度梯度降温至室温，静置12小时后开釜得淡黄色溶液，过滤在滤纸上得到淡黄色透明块状晶体，即为对苯二甲酸镉聚合物。其结构式为：

。

晶体结构解析表明，该对苯二甲酸镉聚合物属于正交晶系，空间群为Pbca，中心金属离子为Cd(II)离子。该聚合物每个基元包含一个对苯二甲酸阴离子、一个双(4-吡啶基)胺、一个配位水分子和四个游离的水分子。对苯二甲酸的两个羧基均以螯合的形式与镉离子配位，双(4-吡啶基)胺以桥联的形式参与配位。中心金属离子Cd(II)分别与来自两个对苯二甲酸的四个氧原子(O1、O2、O3、O4)，两个双(4-吡啶基)胺两个氮原子(N1、N3)，以及一个水分子的氧原子(O5)配位。七个配位原子在Cd(II)离子周围以不规则十面体的形式排布。Cd-O键长在2.2660 Å - 2.6221 Å之间，Cd-N键长分别是2.3039 Å和2.3642 Å。