一种多孔钴簇及其制备方法和在吸附分离中的应用

本发明涉及一种多孔钴簇及其制备方法和在吸附分离中的应用，属于无机材料。

背景技术：

1、碳氢化合物作为现代工业体系的重要基础原料，在燃料生产、高分子材料合成等领域具有不可替代的核心地位。对不同烃类组分的分离提纯是实现其高值化利用的关键工艺环节，例如乙烯与丙烯分别是聚乙烯、聚丙烯的基础单体原料，而1,3-丁二烯则是合成橡胶及弹性材料的重要前驱体。然而，低碳烃混合物因其具有相似的物理性质，分离纯化面临严峻挑战。当前工业普遍采用低温蒸馏等热驱动分离工艺，该技术消耗大量能量，因此开发新型节能分离材料具有重大现实意义。

2、近年来，基于多孔材料的吸附分离技术因其低能耗特性受到广泛关注。金属有机框架（mof）、共价有机框架（cof）和沸石凭借其独特的物理和化学性质在低碳烃分离领域展现出重要应用潜力。特别是mof材料，其表面积大、孔径可调、性能可控以及可接受的热稳定性，在气体分离领域得到了广泛的研究。然而，传统mof材料受限于其固有框架结构，存在可调变灵活性不足的不足。

技术实现思路

1、针对现有mof材料在分离方面存在的不足，本发明的目的在于提供一种多孔钴簇及其制备方法和在吸附分离中的应用，这种离散型多孔钴簇mof材料拥有丰富的调变官能团种类，孔环境的尺寸、形状、贯穿的维度可调变性更大，并且还保持了良好的气体吸附分离能力，为开发新一代高效节能烃类分离技术提供了创新解决方案。

2、本发明实现过程如下。

3、一种多孔钴簇，其分子式为[co9(l)4(hl)4cl2]·xch3oh，

4、其中l为：； hl为：

5、上述l和hl中r1、r2、r3、r4分别选自氢、卤素、c1-c3烷氧基、c1-c3烷基；r5选自氢、c1-c3烷基。

6、当r1、r2、r4为h、r3为cl、r5为h时，化合物属于正交晶系，

pccn空间群，晶胞参数为a= 27.9730(6) å, b = 23.9008(7) å, c = 16.8050(3) å, α = 90°,

β =90°，

γ = 90°。该化合物对1,3-c4h6/n-c4h8/n-c4h10和c2h2/ co2具有良好的分离性能。

7、当r1、r3、r4为h、r2为cl、r5为h时，化合物属于四方晶系，

p4

/n空间群，晶胞参数为a= 24.2898(3) å, b = 24.2898(3) å, c = 8.3374(2) å, α = 90°,

β =90°,

γ = 90°。化合物对n-c4h10/ iso-c4h10具有良好的分离性能。

8、当r2、r3、r4为h、r1为och3、r5为ch3时，化合物4属于四方晶系，

p4

/n空间群，晶胞参数为a = 23.0682(9) å, b = 23.0682(9) å, c = 9.5600(5) å, α = 90°,

β =90°,

γ

= 90°。化合物对c3h6/ c3h8具有良好的分离性能。

9、上述多孔钴簇的制备方法，包括以下步骤：将cocl2·6h2o和h3l配体按照摩尔比为(0.5~1.5):1溶解于极性有机溶剂中得到溶液，将上述溶液在100~160 ℃下恒温反应24~48h，得到棕黄色条状晶体。

10、上述制备方法中，所述极性有机溶剂选自甲醇、乙醇、丙醇。

11、h3l配体为配体l和hl完全未脱氢的状态，结构式为：。

12、本发明的优点与积极效果：本发明采用一步即可合成得到离散型多孔钴簇mof材料，操作简便、成本低廉，适于工业化生产；该材料拥有丰富的调变官能团种类，孔尺寸、形状、贯穿的维度可调变性更大，并且还保持了良好的气体吸附分离能力，选择合适的多孔钴簇mof材料可以实现对n-c4h8/1,3-c4h6，n-c4h10/1,3-c4h6，n-c4h10/iso-c4h10，c3h8/c3h6的分离，为开发新一代高效节能烃类分离技术提供了创新解决方案。

1.一种多孔钴簇，其特征在于：多孔钴簇分子式为[co9(l)4(hl)4cl2]·xch3oh，

2. 根据权利要求1所述多孔钴簇，其特征在于：当r1、r2、r4为h、r3为cl、r5为h时，化合物属于正交晶系，pccn空间群，晶胞参数为a = 27.9730(6) å, b = 23.9008(7) å, c =16.8050(3) å, α = 90°, β =90°，γ = 90°。

3. 根据权利要求1所述多孔钴簇，其特征在于：当r1、r3、r4为h、r2为cl、r5为h时，化合物属于四方晶系，p4/n空间群，晶胞参数为a = 24.2898(3) å, b = 24.2898(3) å, c =8.3374(2) å, α = 90°, β =90°, γ = 90°。

4. 根据权利要求1所述多孔钴簇，其特征在于：当r2、r3、r4为h、r1为och3、r5为ch3时，化合物属于四方晶系，p4/n空间群，晶胞参数为a = 23.0682(9) å, b = 23.0682(9) å, c =9.5600(5) å, α = 90°, β =90°, γ = 90°。

5. 权利要求1所述多孔钴簇的制备方法，其特征在于包括以下步骤：将cocl2·6h2o和h3l配体按照摩尔比为(0.5~1.5):1溶解于极性有机溶剂中得到溶液，将上述溶液在100~160 ℃下恒温反应得到多孔钴簇晶体，

6.根据权利要求5所述多孔钴簇的制备方法，其特征在于：所述极性有机溶剂选自甲醇、乙醇、丙醇。

7.权利要求1所述多孔钴簇在气体分离中的应用。

8. 权利要求2所述多孔钴簇在1,3-c4h6/n-c4h8/n-c4h10或c2h2/ co2气体分离中的应用。

9. 权利要求3所述多孔钴簇在n-c4h10/ iso-c4h10气体分离中的应用。

10. 权利要求4所述多孔钴簇在c3h6/ c3h8气体分离中的应用。