專利名稱：多孔結(jié)晶材料、其合成和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多孔結(jié)晶材料，其合成以及其用途。
背景技術(shù)：
多孔結(jié)晶材料的一個(gè)已知家族是沸石材料，它們都基于由共角的[TO4]四面體限定的3維四連接的骨架結(jié)構(gòu)，其中T是任何四面體配位的陽(yáng)離子。在這個(gè)家族中已知的材料中，包括含有[SiO4]和[AlO4]共角四面體單元的三維微孔晶體骨架結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽、含有[AlO4]和[PO4]共角四面體單元的三維微孔晶體骨架結(jié)構(gòu)的鋁磷酸鹽以及其中骨架結(jié)構(gòu)由[SiO4]、[AlO4]和[PO4]共角四面體單元組成的硅磷酸鋁(SAPO)。在該沸石家族的材料中包括超過(guò)180種不同的多孔骨架類型，它們中許多都具有作為催化劑和吸附劑的重大商業(yè)價(jià)值。
最近，多孔材料的一個(gè)新家族已經(jīng)被合成，其基于[M(M) 4]四面體，其中頂是咪唑酯型連接部分和M是過(guò)渡金屬。這些新的材料通常被稱為沸石咪唑酯骨架或ZIF，因?yàn)楫?dāng)橋連過(guò)渡金屬時(shí)，由咪唑酯(IM)形成的角度類似于在沸石中的Si-O-Si鍵的145°角。因此，盡管該研究領(lǐng)域尚處于初級(jí)階段，但已經(jīng)能夠合成大量已知沸石結(jié)構(gòu)的ZIF對(duì)應(yīng)物，以及制造目前為止對(duì)于沸石尚未知的多孔骨架類型。對(duì)該研究的討論可以在例如Yaghi教授及其合作者的如下公開(kāi)出版物中找到！“Exceptional Chemical and Thermal Stabilityof Zeolitic Imadazolate framworks”， Proceedings of the National Academy ofSciences of U. S. A.，第 103 卷，2006 年，第 10186-10191 頁(yè)，“Zeolite A ImidazolateFramworks，，，Nature Materials,第 6 卷,2007 年，第 501 至 506 頁(yè)，“High-ThroughputSynthesis of Zeolitic Imidazolate Framworks and Application to CO2 Capture，，，Science,第 319 卷，2008 年，第 939 至 943 頁(yè),“Colossal Cages in Zeolitic ImidazolateFramworks as Selective Carbon Dioxide Reservoirs”, Nature,第 453卷，2008年，第 207至 212 頁(yè)，和“Crystals as Molecules Postsynthesis Covalent Functionalization ofZeolitic Imidazolate Framworks，，,Journal of the American Chemical Society,第130卷，2008 年，第 12626 至 12627 頁(yè)。該針對(duì)ZIF結(jié)構(gòu)的大部分工作總結(jié)在美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)2007/0202038中，此處通過(guò)引用并入該專利申請(qǐng)公開(kāi)的全部?jī)?nèi)容。特別地，該‘038申請(qǐng)公開(kāi)了一種沸石骨架，其包含一般結(jié)構(gòu)M-L-M，其中M包括過(guò)渡金屬，和L是連接部分，該連接部分包括選自I、II、III或其任意組合的結(jié)構(gòu)
權(quán)利要求
1.一種多孔結(jié)晶材料，其具有包含一般結(jié)構(gòu)M1-IM-M2的四面體骨架，其中M1包括具有第一化合價(jià)的金屬，其中M2包括具有第二化合價(jià)的金屬，所述第二化合價(jià)不同于所述第一化合價(jià)，和其中頂是咪唑酯或取代的咪唑酯連接部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多孔結(jié)晶材料，其中M1包括單價(jià)金屬和M2包括三價(jià)元素。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多孔結(jié)晶材料，其中M1是選自Li+、Na+、K+、Cs+、Rb+、Cu+、Ag+或Au+的單價(jià)金屬陽(yáng)離子。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多孔結(jié)晶材料，其中M1是選自Li+、Cu+或Ag+的單價(jià)金屬陽(yáng)離子。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多孔結(jié)晶材料，其中M1是Li+。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多孔結(jié)晶材料，其中M2是選自B3+、Al3+、Ga3+、In3+、Fe3+、Cr3+、Sc3+、Y3+或La3+的三價(jià)元素陽(yáng)離子，其中La是任何鑭系元素金屬。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多孔結(jié)晶材料，其中M2是選自B3+、A13+或Ga3+的三價(jià)元素陽(yáng)離子。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多孔結(jié)晶材料，其中M2是B3+。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多孔結(jié)晶材料，其中所述四面體骨架具有選自如下的骨架類型crb、dft>cag、sod、mer、rho、ana、lta、dia、zni、gme、lcs、frl、gis、poz和 moz。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多孔結(jié)晶材料，其中IM是未取代的咪唑酯基團(tuán)。
11.一種多孔結(jié)晶材料，其具有包含如下結(jié)構(gòu)的四面體骨架，所述結(jié)構(gòu)選自IV、V、VI或其任意組合
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的多孔結(jié)晶材料，其中M1是選自Li+、Na+、K+、Cs+、Rb+、Cu+、Ag+或Au+的單價(jià)金屬陽(yáng)離子。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的多孔結(jié)晶材料，其中M1是選自Li+、Cu+或Ag+的單價(jià)金屬陽(yáng)離子。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的多孔結(jié)晶材料，其中M1是Li+。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的多孔結(jié)晶材料，其中M2是選自B3+、Al3+、Ga3+、In3+、Fe3+、Cr3+、Sc3+、Y3+或La3+的三價(jià)元素陽(yáng)離子，其中La是任何鑭系元素金屬。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的多孔結(jié)晶材料，其中M2是選自B3+、A13+或Ga3+的三價(jià)元素陽(yáng)離子。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的多孔結(jié)晶材料，其中M2是B3+。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的多孔結(jié)晶材料，其中所述四面體骨架具有選自如下的骨架類型crb、dft> cag、sod、mer、rho、ana、lta、dia、zni、gme、lcs、frl> gis、poz 和 moz。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的多孔結(jié)晶材料，其包含選自VII、VIII、IX、X、XI、XII、XIII、XIV、XV、XVI、XVII 和 XVIII 的結(jié)構(gòu)
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的多孔結(jié)晶材料，其具有結(jié)構(gòu)VII，其中M1是Li+，M2是B3+，所述四面體骨架具有cag骨架類型，并且該剛合成的材料含有在所述四面體骨架內(nèi)的客體物種。
21.一種吸附氣體的方法，該方法包括使所述氣體與權(quán)利要求I的多孔結(jié)晶材料接觸。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述氣體是氫、氮、氧、惰性氣體、一氧化碳、二氧化碳、烴或胺。
23.一種將氣體從含有該氣體的流體流中分離的方法，該方法包括使所述流體流與權(quán)利要求I的多孔結(jié)晶材料接觸。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述氣體是氫、氮、氧、惰性氣體、一氧化碳、二氧化碳、烴或胺。
25.一種吸附氣體的方法，該方法包括使所述氣體與權(quán)利要求11的多孔結(jié)晶材料接觸。
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述氣體是氫、氮、氧、惰性氣體、一氧化碳、二氧化碳、烴或胺。
27.一種將氣體從含有該氣體的流體流中分離的方法，該方法包括使所述流體流與權(quán)利要求11的多孔結(jié)晶材料接觸。
28.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中所述氣體是氫、氮、氧、惰性氣體、一氧化碳、二氧化碳、烴或胺。
全文摘要
本發(fā)明涉及多孔結(jié)晶材料，其具有包含一般結(jié)構(gòu)M1-IM-M2的四面體骨架，其中M1包括具有第一化合價(jià)的金屬，其中M2包括具有第二化合價(jià)的金屬，所述第二化合價(jià)不同于所述第一化合價(jià)，和其中IM是咪唑酯或取代的咪唑酯連接部分。
文檔編號(hào)C07F7/28GK102803276SQ201080024310
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2010年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月5日
發(fā)明者倪錚, 約翰·臧格爾, 大衛(wèi)·L·斯特恩 申請(qǐng)人:?？松梨谘芯抗こ坦?br>