一种过渡-稀土金属有机框架化合物及其制备方法和用途

本发明涉及金属有机框架(mofs，metal-organic frameworks)领域，具体提供一种过渡-稀土金属有机框架化合物及其制备方法和用途。

背景技术：

1、金属有机框架(mofs)具有不同的结构和各种内在特性，如大的比表面积、灵活可调的结构构型、配位不饱和的金属中心等，这促进了过去几十年来配位化学的快速发展和广泛应用，包括气体吸附、催化和磁学。与单金属mofs相比，异金属占据了一些特殊的位置，这导致产生有趣的网络拓扑结构，而不同金属离子之间良好的协同效应将使物理和化学性能得到有效提升。将双金属节点整合到框架中可以在那些金属离子之间产生优异的协同效应，这可以增加它们的功能多样性。例如，异金属纳米颗粒通常比同种金属纳米颗粒表现出更高的催化活性。磁性和电子性能可以通过将第二金属离子掺杂到金属氧化物晶格中来增强。它们不仅提高了框架的热力学稳定性，而且由于其多金属性质，还调节了mofs的化学反应性。但是，异金属mofs的合成条件较为苛刻，两种金属存在竞争关系，需要在合适的温度、时间、ph下进行合成，因此相对于单金属mofs在合成上更加具有挑战性。

技术实现思路

0、
技术实现要素：

1、本发明的目的在于提供一种过渡-稀土金属有机框架化合物及其制备方法和用途，以解决现有技术中所存在的上述问题。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

3、一种过渡-稀土金属有机框架化合物，其具有化学式[recu(l)2oh]的最小不对称单元，其中，l为4,4’(吡啶-3，5-二基)二苯甲酸根，re为稀土离子，所述不对称单元中铜离子和稀土离子交替连接形成一个一维链状异核金属簇次级结构，属于正交晶系，pca21空间群，晶胞参数分别为α＝β＝γ＝90°。

4、作为优选方案，所述过渡-稀土金属有机框架化合物具有的一维链状异核金属簇，三维框架结构以及未配位路易斯碱位点。

5、作为优选方案，re选自dy、gd、er、eu、yb、pr、ho、tm中的一种。

6、一种如前述的过渡-稀土金属有机框架化合物的制备方法，其包括如下步骤：

7、将re2o3、4,4’(吡啶-3，5-二基)二苯甲酸和cucl2·2h2o加入水中，混匀后，用酸调节ph值至1.5～2，在170～190℃下进行水热反应，收集反应后得到的晶体，用水洗涤后，干燥，得到所述的过渡-稀土金属有机框架化合物。

8、作为优选方案，所述re2o3、4,4’(吡啶-3，5-二基)二苯甲酸和cucl2·2h2o摩尔比为1：(1.1～1.3)：1。

9、作为优选方案，所述酸为高氯酸。

10、一种如前述的过渡-稀土金属有机框架化合物在催化二氧化碳制备2-恶唑烷酮中的用途。

11、一种如前述的2-恶唑烷酮衍生物的制备方法，其包括如下步骤：

12、将过渡-稀土金属有机框架化合物、无机碱和炔丙基胺衍生物在有机溶剂中分散均匀后，在80～100℃下通入二氧化碳，反应后，由于原料和产物都会溶解到二氯甲烷中，所以用水和二氯甲烷萃取，得到所述2-恶唑烷酮衍生物。

13、作为优选方案，所述炔丙基胺衍生物为n-(4-甲氧基苄基)丙基-2-炔-1-胺。

14、作为优选方案，所述无机碱为氢氧化钾。

15、作为优选方案，所述有机溶剂为二甲亚砜。

16、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

17、1、本发明合成异金属mofs的原料来源低廉，容易获得，结构稳定，具有催化效果，可以实现二氧化碳的转化：

18、2、本发明异金属mofs的晶态材料合成方法的反应条件温和，产率和纯度较高，无需惰性气体保护：

19、3、本发明提供的异金属mofs的晶态材料可合成至少八个同构晶体，通过对比可以得出稀土金属离子对二氧化碳的转化反应具有协同催化作用。

技术特征：

1.一种过渡-稀土金属有机框架化合物，其特征在于，具有化学式[recu(l)2oh]的最小不对称单元，其中，l为4,4’(吡啶-3，5-二基)二苯甲酸根，re为稀土离子，所述不对称单元中铜离子和稀土离子交替连接形成一个一维链状异核金属簇次级结构，属于正交晶系，pca21空间群，晶胞参数分别为α＝β＝γ＝90°。

2.如权利要求1所述的过渡-稀土金属有机框架化合物，其特征在于，re选自dy、gd、er、eu、yb、pr、ho、tm中的一种。

3.一种如权利要求1或2所述的过渡-稀土金属有机框架化合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

4.如权利要求3所述的过渡-稀土金属有机框架化合物的制备方法，其特征在于，所述re2o3、4,4’(吡啶-3，5-二基)二苯甲酸和cucl2·2h2o摩尔比为1：(1.1～1.3)：1。

5.如权利要求3所述的过渡-稀土金属有机框架化合物的制备方法，其特征在于，所述酸为高氯酸。

6.一种如权利要求1或2所述的过渡-稀土金属有机框架化合物在催化二氧化碳制备2-恶唑烷酮中的用途。

7.一种如权利要求6所述的2-恶唑烷酮衍生物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.如权利要求7所述的2-恶唑烷酮衍生物的制备方法，其特征在于，所述炔丙基胺衍生物为n-(4-甲氧基苄基)丙基-2-炔-1-胺。

9.如权利要求7所述的2-恶唑烷酮衍生物的制备方法，其特征在于，所述无机碱为氢氧化钾。

10.如权利要求7所述的2-恶唑烷酮衍生物的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为二甲亚砜。

技术总结
本发明公开了一种过渡‑稀土金属有机框架化合物，其具有化学式[RECu(L)<subgt;2</subgt;OH]的最小不对称单元，其中，L为4,4’(吡啶‑3，5‑二基)二苯甲酸根，RE为稀土离子，所述不对称单元中铜离子和稀土离子交替连接形成一个一维链状异核金属簇次级结构，属于正交晶系，Pca2<subgt;1</subgt;空间群，晶胞参数分别为α＝β＝γ＝90°。本发明合成异金属MOFs的原料来源低廉，容易获得，结构稳定，具有催化效果，可以实现二氧化碳的转化。

技术研发人员：徐国海,王敏敏,孔令芳,石红柳,杨益,周中高,路东亮,翁果果
受保护的技术使用者：赣南师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8